KR20210013076A - LIDAR system based on multi-channel laser module for simultaneous beam scanning in target environment - Google Patents

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KR20210013076A
KR20210013076A KR1020207035351A KR20207035351A KR20210013076A KR 20210013076 A KR20210013076 A KR 20210013076A KR 1020207035351 A KR1020207035351 A KR 1020207035351A KR 20207035351 A KR20207035351 A KR 20207035351A KR 20210013076 A KR20210013076 A KR 20210013076A
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optical
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target laser
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KR1020207035351A
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필립 샌드봄
센 린
제임스 퍼라라
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아워스 테크놀로지, 아이엔씨.
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Abstract

타겟 환경의 동시 빔 스캐닝을 위한 FMCW LIDAR 시스템. 상기 시스템은 빔 스티어링 모듈로 결합될 수 있는 포토닉스 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 포토닉스 어셈블리는: 주파수 변조된 레이저 빔을 수신하도록 구성되며, 상기 광학 시스템은: 광 스플리터와 코히어런트 수신기를 포함할 수 있다. 상기 광 스플리터는 주파수 변조 레이저 빔을 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하고, 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하며, 그리고 타겟에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 상기 빔 스티어링 모듈로부터 수신하도록 구성될 수 있다. 상기 코히어런트 수신기는 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔을 혼합하여 출력 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. FMCW LIDAR system for simultaneous beam scanning of target environment. The system can include a photonics assembly that can be combined into a beam steering module. The photonics assembly is configured to: receive a frequency modulated laser beam, and the optical system may include: an optical splitter and a coherent receiver. The optical splitter optically splits the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam, transmits the target laser beam to a beam steering module, and receives the target laser beam reflected by the target from the beam steering module. Can be configured. The coherent receiver may be configured to generate an output signal by mixing a local laser beam and a target laser beam.

Description

타겟 환경의 동시 빔 스캐닝을 위한 멀티 채널 레이저 모듈 기반의 LIDAR 시스템LIDAR system based on multi-channel laser module for simultaneous beam scanning in target environment

본원 특허발명 출원은 2018년 5월 10일에 제출된 미국 가 특허 출원 번호 62/669,803(명칭: 동시에 거리 및 속도 측정을 위한 다중 레이저 및 코히어런트 수신기의 상호 보완 변조를 기반으로 하는 LIDAR 시스템); 2018년 5월 10일에 제출된 미국 가 특허 출원 번호 62/669,801(명칭: 동시에 거리 및 속도 측정을 위한 라이트 변조기 및 코히어런트 수신기); 그리고 2018년 5월 10일에 제출된 미국 가 특허 출원 번호 62/669,808(명칭: 타겟 환경의 동시 빔 스캐닝을 위한 멀티 채널 레이저 모듈 기반의 LIDAR 시스템)을 35 U.S.C. § 119(e)의 우선권 주장 기초로 한다. The patent application for this application was filed on May 10, 2018 in the U.S. Provisional Patent Application No. 62/669,803 (name: LIDAR system based on complementary modulation of multiple lasers and coherent receivers for simultaneous distance and velocity measurements) ; US Provisional Patent Application No. 62/669,801, filed May 10, 2018 (Name: Light Modulator and Coherent Receiver for Simultaneous Distance and Velocity Measurement); In addition, U.S. Provisional Patent Application No. 62/669,808 (name: LIDAR system based on multi-channel laser module for simultaneous beam scanning of target environment) filed on May 10, 2018, was issued by 35 U.S.C. It is based on the claim of priority in § 119(e).

본 발명 출원은 또한 다음 PCT 출원과 관련이 있으며, 이들 각각은 동시에 제출되었으며, 본원 명세서에서 그 전체가 참조로 원용된다: Attorney Docket No. 1403106.00028(발명의 명칭: 동시에 거리 및 속도 측정을 위한 라이트 변조기 및 코히어런트 수신기); 및 Attorney Docket No. 1403106.00031(발명의 명칭: 동시에 거리 및 속도 측정을 위한 다중 레이저 및 코히어런트 수신기의 상호 보완 변조를 기반으로 하는 LIDAR 시스템). The present invention application is also related to the following PCT applications, each of which was filed concurrently, and is incorporated herein by reference in its entirety: Attorney Docket No. 1403106.00028 (name of invention: light modulator and coherent receiver for distance and velocity measurements simultaneously); And Attorney Docket No. 1403106.00031 (Name of invention: LIDAR system based on complementary modulation of multiple lasers and coherent receivers for simultaneous distance and velocity measurements).

본 발명은 주파수 변조 연속파(FMCW) 광 검출 및 거리 측정(LIDAR) 기술 분야에 대한 것이다.The present invention relates to the field of frequency modulated continuous wave (FMCW) optical detection and distance measurement (LIDAR) technology.

일반적으로 FMCW LIDAR 시스템은 로컬 경로와 타겟 경로로부터 광 신호 간의 간섭을 측정하여 거리 범위를 감지한다. 레이저의 주파수를 스위핑함으로써 간섭 신호는 타겟 거리에 비례하는 주파수를 갖는 진동이 된다. FMCW 레이저는 삼각형 방식으로 저주파에서 고주파로, 다음 고주파에서 저주파로 선형 주파수 스윕을 갖도록 변조될 수 있다. In general, the FMCW LIDAR system detects the distance range by measuring the interference between the optical signal from the local path and the target path. By sweeping the frequency of the laser, the interfering signal becomes a vibration with a frequency proportional to the target distance. The FMCW laser can be modulated to have a linear frequency sweep from low to high frequencies and then from high to low in a triangular manner.

반사체(reflectors)를 움직이면 반사체의 속도에 비례하여 측정된 주파수에서의 이동이 발생될 수 있다. 반사체의 거리와 속도 영향 사이 차이를 구분하기 위해 포지티브 레이저 스윕 동안 간섭 주파수를 측정한 다음 네거티브 주파수 스윕 동안 간섭 주파수를 측정 할 수 있다. Moving the reflectors may cause movement at the measured frequency in proportion to the speed of the reflector. To distinguish the difference between the reflector's distance and velocity effects, we can measure the interference frequency during a positive laser sweep and then measure the interference frequency during a negative frequency sweep.

측정이 도달되는 속도가 중요할 수 있으며, 속도를 얻기 위해 두 번 측정하는 방법은 거리만 측정하는 방법보다 두 배나 오래 걸릴 수 있다. 따라서, 상보적인 주파수 스윕을 구별하는 방법과 결합된 상보적 주파수 스윕이 있는 다중 주파수 변조 레이저를 사용하는 방법은 거리 및 속도 LIDAR 센서의 측정 속도를 향상시킬 수 있다. 상보적인 주파수 스윕을 구별하는 방법은 시간 지연과 주파수 시프트 효과가 충분히 분리될 수 없는 모호성 문제를 해결한다. The speed at which the measurement is reached can be important, and measuring twice to get speed can take twice as long as measuring distance alone. Thus, a method of discriminating a complementary frequency sweep and a method of using a multi-frequency modulated laser with a complementary frequency sweep combined can improve the measurement speed of the distance and velocity LIDAR sensor. The method of distinguishing the complementary frequency sweep solves the ambiguity problem in which the time delay and frequency shift effects cannot be sufficiently separated.

또한 일반적으로 FMCW LIDAR 시스템은 스윕 소스 레이저를 사용하여 거리와 속도를 측정하도록 한다. 반사된 신호의 주파수는 타겟의 거리에 비례할 수 있다. 움직이는 타겟은 동시에 측정할 수 있는 도플러 효과로 인해 타겟의 속도에 비례하여 반사된 신호의 주파수를 이동한다. Also, in general, the FMCW LIDAR system uses a sweep source laser to measure distance and speed. The frequency of the reflected signal may be proportional to the distance of the target. The moving target moves the frequency of the reflected signal in proportion to the speed of the target due to the Doppler effect that can be measured simultaneously.

빔 스티어링 모듈은 타겟 환경에서 레이저 빔을 스캔할 수 있다. 광학 시스템에서 여러 개의 레이저 채널이 있으면 더 큰 시야(FOV)를 캡처하기 위해 여러개의 스캐닝 요소가 필요할 수 있다. 여러 레이저 빔이 스캐닝 요소를 공유하도록 허용하는 방법은 시스템의 복잡성과 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 통합 포토닉 칩에서 이러한 방식을 구현함으로써 시스템 비용을 더욱 절감할 수 있다. The beam steering module can scan a laser beam in a target environment. Multiple laser channels in an optical system may require multiple scanning elements to capture a larger field of view (FOV). How to allow multiple laser beams to share a scanning element can help reduce the complexity and cost of the system. Implementing this approach on an integrated photonic chip can further reduce system cost.

본 발명은 타겟 환경의 동시 빔 스캐닝(simultaneous beam scanning)을 위한 다중 채널 FMCW LIDAR 시스템에 대한 것이다. The present invention relates to a multi-channel FMCW LIDAR system for simultaneous beam scanning in a target environment.

상기 다중 채널 FMCW LIDAR 시스템은 렌즈와 단일 빔 스티어링 모듈을 사용하여 멀티플 라이트 빔으로 타겟 장면을 스캔하도록 하여, 일정 프레임 속도에서 더욱 높은 해상도를 얻을 수 있도록 한다. The multi-channel FMCW LIDAR system uses a lens and a single beam steering module to scan a target scene with multiple light beams, thereby obtaining a higher resolution at a constant frame rate.

상기 다중 채널 FMCW LIDAR 시스템은 다중 채널 송수신기를 갖는 단일 집적 포토닉 칩 상에서 실현될 수 있으며, 이때 대부분의 이산 컴포넌트는 온-칩 컴포넌트로 대체된다. 광 안테나 근접 장소에서 코히어런트 수신기 모듈이 광섬유 순환기의 필요를 제거한다. 포토닉 칩을 렌즈 시스템의 초점 평면에 위치시킴으로써, 여러 각도를 향하는 다중 라이트 빔을 생성시킨다. 빔 스티어링 모듈은 여러 타겟 환경에서 동시에 모든 빔을 스캔 한다.The multi-channel FMCW LIDAR system can be realized on a single integrated photonic chip with a multi-channel transceiver, where most of the discrete components are replaced by on-chip components. In locations close to the optical antenna, the coherent receiver module eliminates the need for a fiber optic circulator. By placing the photonic chip in the focal plane of the lens system, it creates multiple light beams directed at different angles. The beam steering module scans all beams simultaneously in multiple target environments.

도 1은 본 발명의 한 특징에 따라 변조 및 검출을 갖는 FMCW LIDAR 시스템의 도면이다.
도 2는 본 발명 내용의 한 특징에 따라, 거리 범위 및 속도를 동시에 측정하는데 사용되는 비트 주파수를 결정하기 위해, 시간의 함수로서 레이저 주파수를 예시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 한 특징에 따라 주파수의 함수로서 포토 수신기의 출력 채널을 사용하여 수행된 전력-스펙트럼-밀도(PSD) 측정을 예시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 한 특징에 따라 N 개의 레이저 및 Nx1 비 간섭 결합기를 포함하는 레이저 뱅크를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 특징에 따라 Nx1 레이저 뱅크 및 코히어런트 검출을 갖는 FMCW LIDAR 시스템을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 특징에 따라, 거리 범위 및 속도를 동시에 측정하는데 사용되는 비트 주파수를 결정하기 위한 시간의 함수로서 레이저 주파수를 예시하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 특징에 따라 주파수의 함수로서 포토 수신기의 출력 채널을 사용하여 수행된 전력-스펙트럼-밀도(PSD) 측정을 예시하는 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 한 특징에 따라 간섭계의 타겟 아암(target arm) 제 1 구현 다이어그램이다.
도 8b는 본 발명의 한 특징에 따라 간섭계의 타겟 아암 제 2 구현 다이어그램이다.
도 8c는 본 발명의 한 특징에 따라 간섭계의 타겟 아암 제 3 구현의 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 특징에 따라 다중 채널 FMCW LIDAR 시스템의 도면이다.
도 10a는 본 발명의 한 특징에 따라 단일 스캐너가 다중 레이저 빔을 지향하는 빔 스티어링 모듈의 제 1 실시 예 다이어그램이다.
도 10b는 본 발명의 한 특징에 따라, 다수의 스캐너가 레이저 빔을 지향하는 빔 스티어링 모듈의 제 2 실시 예의 다이어그램이다.
도 11a는 본 발명의 한 특징에 따라 통합된 포토닉 칩 상에 구현된 다중 채널 FMCW LIDAR 송수신기 시스템의 도면이다.
도 11b는 본 발명의 한 특징에 따라, 도 11a에 예시된 시스템에서 이용되는 코히어런트 수신의 제 1 실시 예 다이어그램이다.
도 11c는 본 발명의 한 특징에 따라, 도 11a에 예시된 시스템에서 사용되는 코히어런트 수신의 제 2 실시 예 다이어그램이다.
도 12a는 본 발명의 한 특징에 따라 제 1 방향으로 온-칩 안테나로부터 레이저 빔을 방출하도록 구성된 통합 포토닉 칩을 도시한 도면이다.
도 12b는 본 발명의 한 특징에 따라 제 2 방향으로 온-칩 안테나로부터 레이저 빔을 방출하도록 구성된 통합 포토닉 칩을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 한 특징에 따라 통합 포토닉 칩상에 구현된 다중 채널 FMCW LIDAR 시스템에 대한 빔 스티어링 모듈 배열 및 스캐닝 패턴의 다이어그램이다.
1 is a diagram of an FMCW LIDAR system with modulation and detection in accordance with an aspect of the present invention.
2 is a graph illustrating the laser frequency as a function of time to determine the beat frequency used to simultaneously measure distance range and speed, in accordance with one aspect of the present disclosure.
3 is a graph illustrating power-spectrum-density (PSD) measurements performed using an output channel of a photo receiver as a function of frequency in accordance with an aspect of the present invention.
4 is a diagram showing a laser bank including N lasers and Nx1 non-interfering couplers according to one aspect of the present invention.
5 is a diagram illustrating an FMCW LIDAR system with Nx1 laser bank and coherent detection in accordance with an aspect of the present invention.
6 is a graph illustrating the laser frequency as a function of time to determine the beat frequency used to simultaneously measure distance range and speed, in accordance with one aspect of the invention.
7 is a graph illustrating power-spectrum-density (PSD) measurements performed using an output channel of a photo receiver as a function of frequency in accordance with an aspect of the present invention.
8A is a first implementation diagram of a target arm of an interferometer according to an aspect of the present invention.
8B is a second implementation diagram of a target arm of an interferometer according to an aspect of the present invention.
8C is a diagram of a third implementation of a target arm of an interferometer in accordance with an aspect of the present invention.
9 is a diagram of a multi-channel FMCW LIDAR system according to an aspect of the present invention.
10A is a diagram of a first embodiment of a beam steering module in which a single scanner directs multiple laser beams according to an aspect of the present invention.
10B is a diagram of a second embodiment of a beam steering module in which multiple scanners direct laser beams, in accordance with one feature of the present invention.
11A is a diagram of a multi-channel FMCW LIDAR transceiver system implemented on an integrated photonic chip in accordance with an aspect of the present invention.
11B is a diagram of a first embodiment of coherent reception used in the system illustrated in FIG. 11A, according to an aspect of the present invention.
11C is a diagram of a second embodiment of coherent reception used in the system illustrated in FIG. 11A, according to an aspect of the present invention.
12A is a diagram illustrating an integrated photonic chip configured to emit a laser beam from an on-chip antenna in a first direction in accordance with an aspect of the present invention.
12B is a diagram illustrating an integrated photonic chip configured to emit a laser beam from an on-chip antenna in a second direction in accordance with an aspect of the present invention.
13 is a diagram of a beam steering module arrangement and scanning pattern for a multi-channel FMCW LIDAR system implemented on an integrated photonic chip according to an aspect of the present invention.

동시에 발생하는 거리 범위 및 속도 측정(Range and Velocity Measurement)을 위한 광 변조기 및 코히어 런트 수신기Optical modulator and coherent receiver for simultaneous range and velocity measurements

도 1은 본 발명의 한 특징에 따라 FMCW LIDAR 시스템의 실시 예를 도시하는 블록도이다. 이 실시 예에서, 시스템은 레이저 변조기(2)(예를 들어, 광 강도 변조기)에 결합된 레이저(1)를 포함한다. 레이저 변조기(2)는 예를 들어 레이저(1)에 의해 출력되는 레이저 빔의 강도 또는 진폭을 변조하도록 구성된다. 시스템은 스플리터(3)(예를 들어, 2x2 스플리터 또는 커플러)를 더욱 포함할 수 있다. 레이저 변조기(2)로부터의 출력 광은 광을 2 개의 경로로 분리하도록 구성된 스플리터(3)로 주입될 수 있다(예를 들어, 방향성 결합기 또는 다중 모드 간섭계를 사용하여). 시스템은 결합기(5)(예를 들어, 2x4 결합기 또는 결합기)를 더욱 포함할 수 있다. 레이저(1)에 의해 생성된 일부 광(레이저 변조기(2)에 의해 변조 됨)은 스플리터( 3)를 통해 결합기( 5)의 한 입력에 직접 결합될 수 있다. 레이저(1)에 의해 생성된 광의 나머지는 결합기(5)의 다른 입력에 결합되기 전에 타겟 아암(4)(도 8a-8c와 관련하여 아래에서 설명되는 예시들)으로의 타겟 경로를 통해, 스플리터(3)를 경유하여, 결합기(5)의 다른 입력으로 결합될 수 있다. 한 실시 예에서, 상기 결합기(5)는 "광 하이브리드"또는 "90도 광 하이브리드"로서 구현되며, 이는 " I-Q 검출기"라고도 하는 4 채널 포토 수신기(6)에서 감지되도록 광선을 4 개의 경로로 분할하도록 구성된다. 광 하이브리드는 두 개의 광 신호(S 및 L)를 수신하고 이에 응답하여 S + L, S-L, S + jL, S-jL(j는 허수)의 4 가지 출력 신호를 생성하도록 구성된다. I-Q 검출기(6)의 출력은 I- 채널(7) 및 Q- 채널(8)의 2 개의 전기 신호의 형태일 수 있다. 시스템은 I-Q 검출기(6)에 연결된 제어 회로(9)를 더욱 포함할 수 있다. 제어 회로(9)는 I 및 Q 채널(7, 8)을 동시에 처리하도록 구성 되어야 한다. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of an FMCW LIDAR system according to an aspect of the present invention. In this embodiment, the system includes a laser 1 coupled to a laser modulator 2 (eg, a light intensity modulator). The laser modulator 2 is for example configured to modulate the intensity or amplitude of a laser beam output by the laser 1. The system may further comprise a splitter 3 (eg, a 2x2 splitter or coupler). The output light from the laser modulator 2 can be injected into a splitter 3 configured to separate the light into two paths (eg, using a directional coupler or a multimode interferometer). The system may further comprise a coupler 5 (eg, a 2x4 coupler or a coupler). Some of the light produced by the laser 1 (modulated by the laser modulator 2) can be coupled directly to one input of the combiner 5 via a splitter 3. The rest of the light generated by the laser 1 is through the target path to the target arm 4 (examples described below with respect to FIGS. 8A-8C) before being coupled to the other input of the combiner 5, the splitter. Via (3), it can be coupled to another input of the combiner (5). In one embodiment, the combiner 5 is implemented as a "optical hybrid" or "90 degree optical hybrid", which splits the light beam into four paths to be detected by a four-channel photo receiver 6, also called an "IQ detector". Is configured to The optical hybrid is configured to receive two optical signals (S and L) and in response to generate four output signals: S + L, S-L, S + jL, and S-jL (j is an imaginary number). The output of the I-Q detector 6 can be in the form of two electrical signals, an I-channel 7 and a Q-channel 8. The system may further comprise a control circuit 9 connected to the I-Q detector 6. The control circuit 9 must be configured to process I and Q channels 7 and 8 simultaneously.

도 2는 본 발명 내용의 한 특징에 따라 I-Q 검출기(6)의 출력에서 신호의 예시적인 생성을 설명하는 시간 함수로서 레이저 주파수를 설명하는 그래프이다. 이 예에서, 변조기(2)는 양면 대역 주파수 변조를 사용하여 레이저 광을 생성하도록 구성된다. 본 발명의 한 특징에 따라, 변조기(2)는 상부 측파대(10) 및 하부 측파대(11)를 결합기(5)로 직접 전송하도록 구성될 수 있으며, 이는 위에서 언급한 바와 같이 광 하이브리드로서 실현될 수 있다. 또한, 변조기(2)는 타겟을 향하는 타겟 경로를 통해 상부 측파대(10) 및 하부 측파대(11)를 전송하도록 구성될 수 있으며, 결합기(5)에 의해 수신되기 전에 시스템과 타겟 사이의 거리로 인한 시간 지연(12) 그리고 타겟에 의한 이동으로 인한 주파수 시프트(13) 모두를 발생시킨다. 상기 수신된 상부 측파대(14) 및 수신된 하부 측파대(15)는 결합기(5)에서 전송 된 상부 측파대(10) 및 전송된 하부 측파대(11)와 결합될 수 있다. 전송된 상부 측파대(10)와 수신된 상부 측파대(14) 사이 간섭은 레이저 주파수에서 이들의 분리(16)와 동일한 비트 주파수를 생성할 수 있다. 또한, 전송된 하부 측파대(11)와 수신된 하부 측파대(15) 사이의 간섭은 마찬가지로 레이저 주파수에서 이들의 분리(17)와 동일한 비트 주파수를 생성할 수 있다. 2 is a graph illustrating the laser frequency as a function of time describing an exemplary generation of a signal at the output of the I-Q detector 6 in accordance with one aspect of the present disclosure. In this example, the modulator 2 is configured to generate laser light using double-sided band frequency modulation. According to one feature of the invention, the modulator 2 can be configured to transmit the upper sideband 10 and the lower sideband 11 directly to the combiner 5, which is realized as an optical hybrid as mentioned above. Can be. Further, the modulator 2 may be configured to transmit the upper sideband 10 and the lower sideband 11 through the target path towards the target, and the distance between the system and the target before being received by the combiner 5 Both a time delay 12 due to and a frequency shift 13 due to movement by the target are generated. The received upper sideband 14 and the received lower sideband 15 may be combined with the upper sideband 10 and the transmitted lower sideband 11 transmitted from the combiner 5. Interference between the transmitted upper sideband 10 and the received upper sideband 14 can produce a beat frequency equal to their separation 16 at the laser frequency. Further, the interference between the transmitted lower sideband 11 and the received lower sideband 15 may likewise produce the same beat frequency as their separation 17 at the laser frequency.

이 같은 실시 예에서, 결합기(5)에 의해 생성된 I- 및 Q- 채널(7, 8)은 합산되어 복소수 값 신호 I + jQ(j는 허수)을 생성할 수 있다. 이 같은 복소수 합의 전력 스펙트럼 밀도(PSD)는 예시적인 도 3에 도시되어있으며, 도 3은 본 발명의 한 특징에 따라 주파수의 함수로서 I-Q 검출기의 출력 채널을 사용하여 수행된 전력 스펙트럼 밀도(PSD) 측정을 예시하는 그래프이다. PSD 측정은 연속 측정 필요 없이 대상의 거리 범위와 속도에 대한 추정치를 산출하기 위해(예를 들면, 제어 회로(9)에 의해) 처리된다. PSD는 제 1 주파수 값(16)(도 2에 유사하게 표시됨)에서 제 1 피크 값(18) 및 제 2 주파수 값(도 2에 유사하게 표시됨)에서 제 2 피크 값(19)을 가질 수 있다. 이 같은 예에서, 첫 번째 주파수 값(16)은 양수이고 음의 주파수 값(17)은 음수이다. 제 1 주파수 값(16)은 제 1 공칭 주파수 값(20)("공칭 비트 주파수"라고도 함)으로부터 시프트 된다. 제 2 주파수 값(17)은 제 1 공칭 주파수 값(20)의 반대 부호 인 제 2 공칭 주파수 값(21)으로부터 시프트 된다. 본 발명의 한 특징에 따라, 제어 회로(9)는 제 1주파수 값(16)으로부터 제2 주파수 값(17)을 감산함으로써 그리고 2로 나눔으로써 공칭 비트 주파수(20)를 계산하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 회로(9)는 제 1 주파수 값(16) 및 제 2 주파수 값(17)을 더하고 2로 나눔으로써 주파수 값(20)으로부터 멀어지는 신호의 주파수 시프트를 계산하도록 구성될 수 있다. 공칭 비트 주파수(20)는 표적 거리(즉, 시스템의 이미터로부터 표적까지의 거리)에 비례할 수 있는 반면, 상기 주파수 시프트는 표적 속도(즉, 표적이 이동하는 속도)에 비례할 수 있다. 표적이 도 2 및 도 3에 도시된 예와 반대 방향으로 이동하는 경우, 측정된 피크(18, 19)는 반대 방향으로 이동될 수 있다. 따라서 이것은 주파수 시프트에 대해 다른 부호가 있는 값으로 이어질 수 있지만 공칭 비트 주파수는 여전히 주파수 값(20)으로 계산될 수 있다. In this embodiment, the I- and Q- channels 7 and 8 generated by the combiner 5 may be summed to generate a complex-valued signal I + jQ (j is an imaginary number). The power spectral density (PSD) of such a complex sum is illustrated in an exemplary Fig. 3, and Fig. 3 is a power spectral density (PSD) performed using the output channel of the IQ detector as a function of frequency according to an aspect of the present invention. It is a graph illustrating the measurement. PSD measurements are processed (e.g., by the control circuit 9) to calculate an estimate of the distance range and speed of the object without the need for continuous measurements. The PSD may have a first peak value 18 at a first frequency value 16 (shown similarly in FIG. 2) and a second peak value 19 at a second frequency value (shown similarly in FIG. 2). . In this example, the first frequency value 16 is positive and the negative frequency value 17 is negative. The first frequency value 16 is shifted from the first nominal frequency value 20 (also referred to as "nominal beat frequency"). The second frequency value 17 is shifted from the second nominal frequency value 21 which is the opposite sign of the first nominal frequency value 20. According to one feature of the invention, the control circuit 9 can be configured to calculate the nominal beat frequency 20 by subtracting the second frequency value 17 from the first frequency value 16 and dividing by two. . Further, the control circuit 9 may be configured to calculate the frequency shift of the signal away from the frequency value 20 by adding and dividing the first frequency value 16 and the second frequency value 17 by two. The nominal beat frequency 20 may be proportional to the target distance (ie, the distance from the emitter of the system to the target), while the frequency shift may be proportional to the target speed (ie, the speed at which the target is moving). When the target moves in a direction opposite to the example shown in FIGS. 2 and 3, the measured peaks 18 and 19 may be moved in the opposite direction. Thus, this can lead to other signed values for the frequency shift, but the nominal beat frequency can still be calculated as the frequency value 20.

동시에 거리 범위 및 속도 측정을 위해 다중 레이저 및 코히어런트 수신기의 상호 보완 변조Complementary modulation of multiple lasers and coherent receivers for simultaneous distance range and velocity measurements

도 4는 본 발명의 한 특징에 따라 N 개의 레이저 및 Nx1 비 코히어런트 결합기를 포함하는 레이저 뱅크의 다이어그램이고, 이는 2 개와 같이 적은 수의 레이저로 구성될 수 있다. 다양한 특징 가운데, N은 1보다 큰 임의의 정수일 수 있다. 이 같은 예에서, 본 발명 시스템은 제 1 레이저(52)에 결합되고 이를 직접 변조하는 제 1 레이저 드라이버(51)를 포함 할 수 있다. 본 발명 시스템은 제2 레이저(54)에 결합되어 제1 레이저 드라이버(51)와는 독립적으로 제 2 레이저를 직접 변조시키는 제2 레이저 드라이버(53)를 더 포함할 수 있다. 이 같은 구성은 레이저 쌍(55)을 포함할 수 있다. 레이저 쌍(55)은 도 4에서 도시된 시스템의 특정 예에서 제 2 레이저 쌍(60)에 의해 설명된 바와 같이 여러 번 반복될 수 있다. 레이저 각각은 Nx1 광 커플러(61)를 통해 단일 도파관으로 결합될 수 있다. 본 발명의 한 특징에서, 제 1 레이저(52)는 양의 주파수 스윕을 갖는 레이저 빔을 방출하도록 변조될 수 있고 제 2 레이저(54)는 음의 주파수 스윕을 갖는 레이저 빔을 방출하도록 동시에 변조 될 수 있다. Nx1 광 커플러(61)는 레이저(52, 54, 57, 59)에 의해 생성된 각각의 레이저 빔으로부터 레이저 필드를 생성하도록 구성될 수 있다. 그러면 포지티브 및 네거티브 주파수 스윕을 갖는 레이저 빔으로부터 생성된 레이저 필드가 레이저 뱅크에 의해 출력된다.4 is a diagram of a laser bank comprising N lasers and Nx1 non-coherent couplers according to one feature of the present invention, which may consist of as few as two lasers. Among various features, N can be any integer greater than 1. In this example, the system of the present invention may include a first laser driver 51 coupled to and directly modulating the first laser 52. The system of the present invention may further include a second laser driver 53 coupled to the second laser 54 to directly modulate the second laser independently of the first laser driver 51. Such a configuration may include a laser pair (55). The laser pair 55 may be repeated several times as described by the second laser pair 60 in the specific example of the system shown in FIG. 4. Each of the lasers can be coupled into a single waveguide through an Nx1 optical coupler 61. In one feature of the invention, the first laser 52 can be modulated to emit a laser beam with a positive frequency sweep and the second laser 54 can be modulated simultaneously to emit a laser beam with a negative frequency sweep. I can. The Nx1 optical coupler 61 may be configured to generate a laser field from each laser beam generated by the lasers 52, 54, 57, 59. The laser field generated from the laser beam with positive and negative frequency sweep is then output by the laser bank.

도 5는 본 발명의 한 특징에 따라 Nx1 레이저 뱅크(62) 및 코히어런트 검출을 갖는 FMCW LIDAR 시스템을 도시한 도면이다. 이 같은 실시 예에서, 시스템은 도 4에 도시된 레이저 뱅크와 같은 레이저 뱅크(62)("레이저 어레이"라고도 함)를 포함한다. 본 발명의 한 특징에서, 시스템은 레이저 뱅크(62)에 결합된 광 커플러(63)(예를 들어, 2x2 개의 광 커플러)를 더욱 포함하며, 상기 광 커플러는 레이저 뱅크(62)로부터의(예를 들어, 방향성 커플러 또는 다중 모드 간섭계를 사용하여) 광(즉, 레이저 필드)을 분할하도록 구성된다.. 상기 시스템은 결합기(65)(예를 들면, 2x4 결합기 또는 커플러)를 더욱 포함할 수 있다. 레이저 뱅크(62)에 의해 생성된 광의 일부 또는 어느 정도는 결합기(65)에 결합되기 전에, 커플러(63)를 경유하여 타겟 경로를 통해 타겟 아암(64)(이에 대한 예는 도 8a-8c와 관련하여 아래에서 설명된다)으로 전송될 수 있다. 레이저 뱅크(62)에 의해 생성된 광의 나머지 또는 나머지 부분은 커플러(63)를 통해 결합기(65)로 직접 결합될 수 있다. 본 발명의 한 특징에서 광 결합기(65)는 "광 하이브리드 "로서 실현될 수 있으며, 이때의 광 하이브리드는 "I-Q검출기"라고도 하는 4 채널 포토 수신기(66)에서 검출될 광을 4 개의 경로로 분할하도록 구성되어 있다. 광 하이브리드는 두 개의 광 신호(S 및 L)를 수신하고 이에 응답하여 S + L, S-L, S + jL, S-jL(j는 허수)의 4 가지 출력 신호를 생성하도록 구성된다. I-Q 검출기(66)의 출력은 I- 채널(67) 및 Q- 채널(68)의 2 개의 전기 신호의 형태일 수 있다. 본 발명 시스템은 I-Q 검출기(66)에 연결된 제어 회로(69)를 더 포함 할 수 있다. 제어 회로(69)는 I- 및 Q- 채널(67, 68)을 동시에 처리하도록 구성될 수 있다. 5 is a diagram showing an FMCW LIDAR system with an Nx1 laser bank 62 and coherent detection in accordance with an aspect of the present invention. In such an embodiment, the system includes a laser bank 62 (also referred to as a “laser array”), such as the laser bank shown in FIG. 4. In one feature of the invention, the system further comprises an optical coupler 63 (e.g., 2x2 optical couplers) coupled to the laser bank 62, the optical coupler from the laser bank 62 (e.g. For example, it is configured to split the light (i.e. laser field) using a directional coupler or a multimode interferometer. The system may further comprise a coupler 65 (e.g., a 2x4 coupler or coupler). . Some or some of the light generated by the laser bank 62 is via the coupler 63, before being coupled to the coupler 65, through the target arm 64 (examples of which are shown in Figs. Can be transmitted as described below). The rest or the rest of the light generated by the laser bank 62 may be directly coupled to the coupler 65 through a coupler 63. In one feature of the present invention, the optical coupler 65 can be realized as an "optical hybrid", in which the optical hybrid divides the light to be detected by the 4-channel photo receiver 66, also referred to as "IQ detector", into four paths. Is configured to The optical hybrid is configured to receive two optical signals (S and L) and in response to generate four output signals: S + L, S-L, S + jL, and S-jL (j is an imaginary number). The output of I-Q detector 66 may be in the form of two electrical signals, I-channel 67 and Q-channel 68. The system of the present invention may further comprise a control circuit 69 connected to the I-Q detector 66. The control circuit 69 can be configured to process the I- and Q-channels 67 and 68 simultaneously.

도 6은 본 발명의 한 특징에 따라 I-Q 검출기(66)의 출력에서 신호의 예시적인 생성을 설명하는 시간의 함수로서 레이저 주파수를 예시하는 그래프이다. 특히, 도 6은 도 2에 도시된 그래프와 유사하다. 그러나, 이 실시 예에서, 레이저 뱅크(62)는 2 개의 광 주파수 스윕을 동시에 생성하도록 구성된다. 본 발명의 한 특징에 따라, 커플러(63)는 포지티브 스윕(70) 및 네거티브 스윕(71)의 제 1 부분을 결합기(65)로 직접 전달하거나 전송하도록 구성될 수 있으며, 이는 전술 한 바와 같이 광 하이브리드(optical hybrid )로 구현될 수 있다. 또한, 커플러(63)는 포지티브 스윕(70) 및 네거티브 스윕(71)의 제 2 부분을 타겟 경로를 통해 전송하도록 구성될 수 있으며, 시스템과 타겟 사이의 거리로 인한 시간 지연(72) 그리고 및 결합기(65)에 의해 수신되기 전 표적 이동으로 인한 주파수 시프트 모두를 발생시킨다. 수신된 포지티브 스윕(74) 및 수신된 네거티브 스윕(75)는 결합기(65)에서 전송된 포지티브 스윕(70) 및 전송된 네거티브 스윕(71)와 결합될 수 있다. 전송된 그리고 수신된 포지티브 스윕(70, 74)들 사이의 간섭은 레이저 주파수(76)에서의 분리와 동일한 비트 주파수를 생성할 수 있다. 또한, 전송된 그리고 수신된 네거티브 스윕(71, 75)들 사이의 간섭은 마찬가지로 레이저 주파수에서의 분리(77)와 동일한 비트 주파수를 생성할 수 있다. 6 is a graph illustrating the laser frequency as a function of time illustrating an exemplary generation of a signal at the output of I-Q detector 66 in accordance with one aspect of the present invention. In particular, FIG. 6 is similar to the graph shown in FIG. 2. However, in this embodiment, the laser bank 62 is configured to generate two optical frequency sweeps simultaneously. According to one feature of the present invention, the coupler 63 may be configured to directly transmit or transmit the first portion of the positive sweep 70 and the negative sweep 71 to the coupler 65, which is a light source as described above. It can be implemented as an optical hybrid. In addition, the coupler 63 may be configured to transmit the second portion of the positive sweep 70 and the negative sweep 71 through the target path, and the time delay 72 due to the distance between the system and the target and and the combiner It causes both frequency shifts due to target movement before being received by (65). The received positive sweep 74 and the received negative sweep 75 may be combined with the positive sweep 70 and the transmitted negative sweep 71 transmitted from the combiner 65. Interference between the transmitted and received positive sweeps 70 and 74 may produce a beat frequency equal to the separation at laser frequency 76. Further, the interference between the transmitted and received negative sweeps 71 and 75 may likewise produce the same beat frequency as the separation 77 in the laser frequency.

이 같은 예에서, 결합기(65)에 의해 생성된 I- 및 Q- 채널(67, 68)은 합산되어 복소수 값 신호, I + jQ(여기서 j는 허수)를 생성할 수 있다. 이 같은 복소수 합의 전력 스펙트럼 밀도(PSD)는 예시적인 도 7에서 예시될 수 있다. 도 7은 본 발명의 한 특징에 따라 주파수의 함수로서 I-Q 검출기의 출력 채널을 사용하여 수행된 전력 스펙트럼 밀도(PSD) 측정을 예시하는 그래프이다. PSD 측정은(예를 들어, 제어 회로(69)에 의해) 처리되어 연속적인 측정 필요 없이 타겟의 범위 및 속도에 대한 추정치를 산출한다. PSD는 제 1 주파수 값(76)(도 6에서 표시된 것과 유사하게)에서 제 1 피크 값(78) 및 제 2 주파수 값(77)(도 6에 표시된 것과 유사하게)에서 제 2 피크 값(79)을 가질 수 있다. 이 같은 예에서, 제 1 주파수 값(76)은 포지티브이고 음의 주파수 값(77)은 네가티브이다. 제 1 주파수 값(76)은 제 1 공칭 주파수 값(80)("공칭 비트 주파수"라고도 함)으로부터 시프트 된다. 제 2 주파수 값(77)은 제 1 공칭 주파수 값(80)의 반대 부호인 제 2 공칭 주파수 값(81)으로부터 시프트 된다. 본 발명 한 특징에서, 제어 회로(69)는 제1 주파수 값(76)에서 제 2 주파수 값(77)을 감산하고 2로 나눔으로써 공칭 비트 주파수(80)를 계산하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어 회로(69)는 제 1 주파수 값(76) 및 제 2 주파수 값(77)을 더하고 2로 나눔으로써 주파수 값(80)으로부터 멀어지는 신호의 주파수 시프트를 계산하도록 구성될 수 있다. 공칭 비트 주파수(80)는 타겟 거리(즉, 시스템의 이미터로부터 표적까지의 거리)에 비례할 수 있는 반면, 주파수 시프트는 타겟 속도(즉, 타겟이 움직이는 속도)에 비례할 수 있다. 표적이 도6 및 도 7에 도시 된 예와 반대 방향으로 이동하는 경우 측정된 피크(78, 79)는 반대 방향으로 이동될 수 있다. 따라서 이것은 주파수 시프트에 대해 부호가 다른 값으로 이어질 수 있지만, 공칭 비트 주파수는 여전히 주파수 값(70)으로 계산될 수 있다. In this example, the I- and Q- channels 67 and 68 generated by the combiner 65 may be summed to generate a complex value signal, I + jQ (where j is an imaginary number). The power spectral density (PSD) of such a complex number may be illustrated in FIG. 7. 7 is a graph illustrating power spectral density (PSD) measurements performed using the output channel of an I-Q detector as a function of frequency in accordance with one aspect of the invention. PSD measurements are processed (eg, by control circuit 69) to yield estimates of the target's range and speed without the need for continuous measurements. PSD is the first peak value 78 at the first frequency value 76 (similar to that indicated in FIG. 6) and the second peak value 79 at the second frequency value 77 (similar to that indicated in FIG. 6). ). In this example, the first frequency value 76 is positive and the negative frequency value 77 is negative. The first frequency value 76 is shifted from the first nominal frequency value 80 (also referred to as “nominal beat frequency”). The second frequency value 77 is shifted from the second nominal frequency value 81 which is the opposite sign of the first nominal frequency value 80. In one aspect of the invention, the control circuit 69 may be configured to calculate the nominal beat frequency 80 by subtracting the second frequency value 77 from the first frequency value 76 and dividing by two. Further, the control circuit 69 may be configured to calculate the frequency shift of the signal away from the frequency value 80 by adding and dividing the first frequency value 76 and the second frequency value 77 by two. The nominal beat frequency 80 may be proportional to the target distance (ie, the distance from the emitter of the system to the target), while the frequency shift may be proportional to the target speed (ie, the speed at which the target is moving). When the target moves in the opposite direction to the examples shown in FIGS. 6 and 7, the measured peaks 78 and 79 may be moved in the opposite direction. Thus, this can lead to a different sign value for the frequency shift, but the nominal beat frequency can still be calculated as the frequency value 70.

타겟 아암 어셈블리(Target Arm Assemblies)Target Arm Assemblies

도 8a-8c는 타겟 아암의 세 가지 예시적인 구현을 도시하며, 이 같은 타겟 아암은 도 1 내지도 7과 관련하여 위에서 설명된 임의의 시스템과 함께 이용될 수 있다. 이 같은 다양한 구현에서, 광은 광섬유 순환기 또는 2x2 커플러(방향성 커플러 또는 다중 모드 간섭계와 같은)와 같은 개별 광섬유 구성 요소를 통해 동축 광 트랜시버에 결합될 수 있다. 또한, 광은 기계적 스캐닝과 결합된 렌즈에 의해 형성되고 조정될 수 있으며, 또는 통합된 광 트랜시버에 의해 형성되고 조정될 수 있다. 도 8a-8c에서 설명된 각각의 예시적인 구현은 동축 광 트랜시버를 포함하며, 여기서 입력 광은 스캐닝 광학 장치에 결합되고, 타겟 물체로 전송되고, 동일한 스캐닝 광학 장치에 의해 수신되며, 그리고 타겟 아암(4, 64)의 출력으로 전달된다. 도 8a에 도시된 타겟 아암의 제1 실시 예에서, 입력 광은 광섬유 순환기(502)의 입력 아암(501)으로 전달된다. 광섬유 순환기(502)의 제 1 출력 광은 광 섬유면(503)으로 전달되고 출력 빔은 광학 장치(504)에 의해 형성된다. 상기 형성된 빔은 스캐닝 광학 장치(505)(예를 들면, 전류 측정 스캐닝 미러 또는 MEMS 기반 스캐닝 미러). 를 통해 전송된다. 상기 조정되고 형성된 빔(506)은 광의 일부를 반사하는 타겟으로 전송된다. 스캐닝 광학 장치(505)는 반사된 광을 수신하는 데 사용될 수 있고 광학 장치(504)는 수신된 광을 광섬유면(503)으로 다시 집중시키는 데 사용될 수 있다. 상기 광섬유면(503)으로부터의 입력 광은 광섬유 순환기(502)로 다시 전달되고 광섬유 순환기(502)의 출력(507)으로 연결된다. 8A-8C illustrate three exemplary implementations of target arms, such target arms may be used with any of the systems described above with respect to FIGS. 1-7. In such various implementations, the light may be coupled to the coaxial optical transceiver through discrete optical fiber components such as fiber optic circulators or 2x2 couplers (such as directional couplers or multimode interferometers). Further, the light may be formed and manipulated by a lens coupled with mechanical scanning, or may be formed and manipulated by an integrated optical transceiver. Each exemplary implementation described in FIGS. 8A-8C includes a coaxial optical transceiver, wherein the input light is coupled to the scanning optics, transmitted to the target object, received by the same scanning optics, and the target arm ( 4, 64). In the first embodiment of the target arm shown in FIG. 8A, the input light is delivered to the input arm 501 of the optical fiber circulator 502. The first output light of the optical fiber circulator 502 is transmitted to the optical fiber surface 503 and the output beam is formed by the optical device 504. The formed beam is a scanning optics device 505 (eg, a current measuring scanning mirror or a MEMS-based scanning mirror). Is transmitted through. The adjusted and formed beam 506 is transmitted to a target that reflects some of the light. The scanning optics 505 can be used to receive the reflected light and the optics 504 can be used to focus the received light back onto the optical fiber surface 503. The input light from the optical fiber surface 503 is passed back to the optical fiber circulator 502 and is connected to the output 507 of the optical fiber circulator 502.

도 8b에 도시된 타겟 아암(4, 64)의 제 2 실시 예 구현에서, 광 섬유 순환기(502) 출력은 출력 빔(509)을 형성하고 타겟으로 지향시키는 통합 포토닉 장치(508)로 전달된다. 동일한 통합 포토닉 장치(508)를 사용하여 표적에 의해 반사된 광을 수신하고 다음에 상기 수신된 광은 광섬유 순환기(502)로 다시 전달하여서 상기 수신된 광이 광섬유 순환기(502)의 출력(507)에 결합되도록 한다. In the second embodiment implementation of the target arms 4, 64 shown in FIG. 8B, the optical fiber circulator 502 output is delivered to an integrated photonic device 508 that forms an output beam 509 and directs it to the target. . The same integrated photonic device 508 is used to receive the light reflected by the target, and the received light is then passed back to the fiber circulator 502 so that the received light is output 507 of the fiber circulator 502. ).

도 8c에 도시된 타겟 아암(4, 64)의 제 3 실시 예 구현에서. 입력 광은 광 커플러(511)(예를 들어, 2x2 커플러)의 입력 암(510)으로 전달된다. 상기 2x2 커플러(511)의 출력은 출력 빔(509)을 형성하고 타겟으로 지향하는 통합 포토닉 장치(508)로 전달된다. 상기 동일한 통합 포토닉 장치(508)를 사용하여 타겟에 의해 반사된 광을 수신하며, 그 다음, 상기 수신된 광을 2x2 커플러(511)로 다시 전달하여 상기 수신된 광이 상기 2x2 커플러(511)의 출력(512)에 결합될 수 있도록 한다. 본 발명의 한 특징에서, 상기 2x2 커플러(511)는 예를 들어 광섬유 결합 모듈 또는 통합된 광자 구성 요소(방향성 커플러 또는 다중 모드 간섭계와 같은)로서 구현될 수 있으며, 이는 통합 포토닉 장치(508)와 함께 제조될 수 있다. In the third embodiment implementation of the target arms 4, 64 shown in Fig. 8C. The input light is transmitted to the input arm 510 of the optical coupler 511 (eg, 2x2 coupler). The output of the 2x2 coupler 511 is delivered to an integrated photonic device 508 that forms an output beam 509 and is directed to a target. The same integrated photonic device 508 is used to receive the light reflected by the target, and then, the received light is transmitted back to the 2x2 coupler 511 so that the received light is transferred to the 2x2 coupler 511. To be coupled to the output 512 of. In one feature of the present invention, the 2x2 coupler 511 may be implemented, for example, as an optical fiber coupling module or an integrated photonic component (such as a directional coupler or multimode interferometer), which is an integrated photonic device 508 Can be manufactured with

다중 채널 주파수 변조 연속파 LIDAR 시스템(Multi-Channel Frequency Modulated Continuous Wave LIDAR System)Multi-Channel Frequency Modulated Continuous Wave LIDAR System

도 9는 본 발명의 한 특징에 따라 예시적인 다중 채널 FMCW LIDAR 시스템의 도면이다. 본 발명의 한 특징에서, 시스템은 N 개의 레이저 다이오드(212)를 갖는 레이저 모듈(211)을 포함할 수 있으며, 여기서 N은 광자 어셈블리(228)에 결합된 2 이상의 정수이다. 예시된 예에서, 시스템은 단일 쌍의 레이저 다이오드(212)(즉, N = 2)를 포함한다. 다음의 설명에서, 시스템은 주로 2 개 또는 한 쌍의 레이저 다이오드(212)를 갖는 것과 관련하여 논의될 것이다. 그러나 이것은 단지 간결함을 위한 것이며 제한적이지 않음을 이해해야 한다. 본 발명의 한 특징에 따라, 시스템은 레이저 빔을 생성하기 위해 레이저 모듈(211)에 결합된 레이저 드라이브(227) 및 레이저 드라이버(227)에 결합된 제어 회로(218)를 더 포함한다. 이 같은 예에서, 레이저 다이오드(212)는 레이저 드라이버(227)로부터의 신호에 의해 변조되며, 상기 레이저 드라이버는 제어 회로(218)에 의해 제어되어서 상기 레이저 다이오드(212) 각각으로부터 주파수 스윕 파형을 발생시키도록 한다. 상기 레이저 다이오드(212)로부터의 2 개의 출력은 별개이지만 동일한 경로(215, 216)를 거치며, 여기서 각각의 경로(215, 216)는 주파수 측정을 위한 간섭계 구조를 포함한다. 시스템은 또한 경로(215, 216) 각각에 연결된 광 파워 탭(214)("광 스플리터"라고도 함)을 더욱 포함한다. 상기 광 파워 탭(214)은 레이저 다이오드(212)로부터 수신된 광 출력이 빔 스티어링 모듈(229)(및 코히어런트 수신기(220)로 간접적으로)로 이어지는 "타겟"경로(221)(광 파워 탭(214)의 제 1 포트에서) 그리고 "로컬" 경로(213)(광 파워 탭(214)의 제 2 포트에서)를 향하도록 한다. 설명된 상기 특징에서, 타겟 경로(221)는 광 순환기(217)를 포함한다. 다른 특징으로, 타겟 경로(221)는 광 순환기(217) 대신에 지향성 커플러를 포함할 수 있다. 광 순환기(217)(또는 지향성 커플러)는 나가는 빔(223)을 스티어링 모듈(229)로 지향하도록 구성되며, 리턴닝 빔(222)을 코히어런트 수신기(220)의 신호 포트로 향하게 한다. 예시된 특징에서, 로컬 경로(213)는 코히어런트 수신기(220)의 로컬 오실레이터(LO) 포트로 직접 연결된다. 따라서, 코히어런트 수신기(220) 각각은 레이저 모듈(211) 각각의 레이저 다이오드(212)로부터 발생된 레이저 모듈(211)로부터 직접 타겟으로부터 반사된 제 1 또는 타겟 레이저 빔과 제 2 또는 로컬 레이저 빔을 수신하도록 구성된다. 본 발명의 한 특징에서, 광 파워 탭(214), 순환기(217) 및 각각의 코히어런트 수신기(220)는 집합 적으로 "광학 시스템"으로 지칭될 수 있다. 도 9에 도시되어 있는 포토닉스 어셈블리(228)가 2 개의 광학 시스템을 포함하지만, 이것은 단지 예시적이며 포토닉스 어셈블리(228)는 n 개의 광학 시스템을 포함할 수 있으며, 여기서 n은 0보다 큰 정수이다. 9 is a diagram of an exemplary multi-channel FMCW LIDAR system in accordance with an aspect of the present invention. In one aspect of the invention, the system may include a laser module 211 having N laser diodes 212, where N is an integer greater than or equal to 2 coupled to the photon assembly 228. In the illustrated example, the system includes a single pair of laser diodes 212 (ie, N = 2). In the following description, the system will primarily be discussed in connection with having two or a pair of laser diodes 212. However, it should be understood that this is for brevity only and is not limiting. According to one aspect of the invention, the system further includes a laser drive 227 coupled to the laser module 211 and a control circuit 218 coupled to the laser driver 227 to generate a laser beam. In this example, laser diode 212 is modulated by a signal from laser driver 227, and the laser driver is controlled by control circuit 218 to generate a frequency sweep waveform from each of the laser diodes 212. Let it be. The two outputs from the laser diode 212 are separate but go through the same paths 215, 216, where each path 215, 216 includes an interferometric structure for frequency measurement. The system also further includes an optical power tap 214 (also referred to as a “optical splitter”) connected to each of the paths 215 and 216. The optical power tap 214 is a "target" path 221 (optical power) leading to the light output received from the laser diode 212 to the beam steering module 229 (and indirectly to the coherent receiver 220). At the first port of the tab 214) and to the “local” path 213 (at the second port of the optical power tap 214). In the above described features, the target path 221 includes an optical circulator 217. As another feature, the target path 221 may include a directional coupler instead of the optical circulator 217. The optical circulator 217 (or directional coupler) is configured to direct the outgoing beam 223 to the steering module 229, and directs the returning beam 222 to the signal port of the coherent receiver 220. In the illustrated feature, the local path 213 is connected directly to the local oscillator (LO) port of the coherent receiver 220. Accordingly, each of the coherent receivers 220 includes a first or target laser beam and a second or local laser beam directly reflected from the target from the laser module 211 generated from the laser module 211, each of the laser diodes 212. Is configured to receive. In one aspect of the invention, the optical power tap 214, circulator 217 and each coherent receiver 220 may be collectively referred to as an “optical system”. Although the photonics assembly 228 shown in FIG. 9 includes two optical systems, this is only exemplary and the photonics assembly 228 may include n optical systems, where n is an integer greater than zero.

도 9에 도시된 시스템의 한 특징에서, 코히어런트 수신기(220)는 광 하이브리드 구조를 통해 2 개의 광학 신호(즉, 리터닝 빔(222) 및 로컬 경로(213)를 통해 전달되는 로컬 빔)를 혼합하고, "I- 채널"(24) 및 "Q- 채널"(27)로 지칭되는 두 쌍의 평형 포토 다이오드로 공급함에 의해, 2 개의 전기 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 시스템의 대안적인 특징에서, 코히어런트 수신기(220)는 광 커플러를 통해 2 개의 광학 장치를 혼합하고, 단일 쌍의 균형 포토 다이오드로 공급함에 의해 단일 전기 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 코히어런트 수신기(220)의 한 예가 도 11B에 도시되며 아래에 설명된다. 이들 신호는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(225)에 의해 디지털화되고, 제어 회로상에서 또는 제어 회로를 통해 디지털 신호 처리(DSP)(224)를 통해 동시에 처리될 수 있다. 별개이지만 동일한 경로(215, 216)가 빔 스티어링 모듈(229)에서 각각 빔_1 및 빔_2로 이어진다. 포토닉스 어셈블리(228)의 구성 요소, 모듈 및/또는 회로의 전부 또는 일부는 도 11A ~ 12B에서 도시된 칩과 같이, 실리콘 포토 닉 칩 또는 평면 광파 회로(PLC)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 통합 포토닉 칩에서 구현 될 수 있다. In one feature of the system shown in FIG. 9, the coherent receiver 220 has two optical signals (i.e., the returning beam 222 and the local beam delivered through the local path 213) via an optical hybrid structure. May be configured to generate two electrical signals by mixing and supplying them to two pairs of balanced photodiodes referred to as “I-channel” 24 and “Q-channel” 27. In an alternative feature of the system, the coherent receiver 220 can be configured to generate a single electrical signal by mixing two optical devices via an optical coupler and feeding them to a single pair of balanced photodiodes. An example of such a coherent receiver 220 is shown in Fig. 11B and described below. These signals are digitized by an analog-to-digital converter (ADC) 225 and can be simultaneously processed through digital signal processing (DSP) 224 on or through a control circuit. Separate but identical paths 215 and 216 lead from beam steering module 229 to beam_1 and beam_2, respectively. All or part of the components, modules, and/or circuits of the photonics assembly 228 may include, but are not limited to, a silicon photonic chip or a planar light wave circuit (PLC), such as the chip shown in FIGS. 11A to 12B. It can be implemented on a nick chip.

도 10a 및 10b는 본 발명의 다양한 특징들에 따른 빔 스티어링 모듈(229)에 대한 대안적인 배열의 2 개의 예를 예시한다. 도 10a에서 도시된 이 같은 본원 발명 특징에서, 빔 스티어링 모듈(229)은 포토닉스 어셈블리(228)(도 9)의 순환기(39)로부터 도달하는 레이저 빔을 수신하도록 구성된 자유 공간 인터페이스(37)의 번들을 포함한다. 빔 스티어링 모듈(229)은 자유 공간 인터페이스(37)로부터 레이저 빔을 수신하고 레이저 빔을 단일 빔 스캐너(36)로 투사하는 광학 렌즈 시스템(35)을 더 포함한다. 상기 광학 렌즈 시스템(35)의 도움으로, 상이한 빔은 확장 된 FOV를 1 차원 또는 2 차원으로 커버할 수 있다. 본 발명의 한 특징에서, 자유 공간 인터페이스(37)는 광학 렌즈 시스템(35)의 초점 면에 배치되고 동일한 각도 또는 상이한 각도로 광학 신호를 송수신하도록 구성된다. 10A and 10B illustrate two examples of alternative arrangements for the beam steering module 229 according to various features of the present invention. In this inventive feature shown in FIG. 10A, the beam steering module 229 is a bundle of free space interfaces 37 configured to receive a laser beam arriving from the circulator 39 of the photonics assembly 228 (FIG. 9 ). Includes. The beam steering module 229 further includes an optical lens system 35 that receives the laser beam from the free space interface 37 and projects the laser beam to the single beam scanner 36. With the help of the optical lens system 35, different beams can cover the expanded FOV in one or two dimensions. In one feature of the invention, the free space interface 37 is disposed on the focal plane of the optical lens system 35 and is configured to transmit and receive optical signals at the same or different angles.

도 10b에 도시된 대안적인 예에서. 빔 스티어링 모듈(229)은 다중 자유 공간 인터페이스(37), 다중 광학 렌즈 시스템(35) 및 다중 빔 스캐너(36)를 포함한다. 이 같은 실시 예에서, 포토닉스 어셈블리(도 9)의 순환기(39)로부터 도달하는 레이저 빔은 빔 스티어링 모듈(229)로 진입하며 각각 자유 공간 인터페이스(37)를 통해 광학 렌즈 시스템(35)으로 들어가며, 여기서 빔은 다수의 스캐너(36)로 투사되고, 1 또는 2크기의 큰 FOV를 커버하기 위해 다른 방향으로 표적 환경을 겨냥한다. In the alternative example shown in Fig. 10B. The beam steering module 229 includes a multiple free space interface 37, a multiple optical lens system 35 and a multiple beam scanner 36. In this embodiment, the laser beam arriving from the circulator 39 of the photonics assembly (FIG. 9) enters the beam steering module 229 and each enters the optical lens system 35 through the free space interface 37, Here, the beams are projected by multiple scanners 36 and aimed at the target environment in different directions to cover a large FOV of one or two sizes.

도 9에 도시된 다중 채널 아키텍처 그리고 도10a 및 10b에 도시된 빔 스티어링 모듈(229)은 통합 포토닉 칩에서 구현되어 FMCW LIDAR 시스템의 크기와 비용을 크게 줄일 수 있다. 도 11a는 온칩 다중 채널 FMCW LIDAR 송수신기를 갖는 통합 포토닉 칩(101)의 일 구현을 예시한다. 본 발명의 한 특징에 따라, 통합 포토닉 칩(101)은 주파수 변조 광 신호(예를 들어, 레이저 드라이브(227)에 따라 레이저 모듈(211)에 의해 생성됨)를 수신하고, 광 분배 네트워크(103)(예를 들어, 이진 트리 구조)를 통하여 병렬 슬라이스 송수신기로 분산시키도록 구성된 일련의 온-칩 커플러를 포함한다. 송수신기 슬라이스 각각은 코히어런트 수신기(CR)(104) 및 광학 안테나(105)로 구성된다. 도 11b 및 11c는 예를 들어 두 가지 버전의 CR을 나타낸다. 광 분배 네트워크(103)는 수신된 광(예를 들어, 주파수 변조 된 레이저 빔)을 CR(104)의 제 1 라인(123)(즉, 광학 입력)으로 제공하도록 구성된다. CR은 스플리터(122)(예를 들어, 2x2 양방향 스프리터)를 더 포함한다. 이 같은 스플리터는 광을 제 2 라인(125)을 통해 지향되는 제 1 출력 및 제 3 라인(126)을 통해 지향되는 제 2 출력으로 분할하도록 구성된다. 제 2 라인(125)은 광 안테나(105)에 결합되고; 따라서, CR(104)은 광학 안테나(105)를 사용하여 칩으로부터 제 2 출력을 지향하도록 구성된다. 또한, 광학 안테나(105)는 상호적이므로 물체(타겟)로부터 반사 된 빔을 수집하고 반사된 빔을 동일한 라인(즉, 두 번째 라인(125))을 통해 CR 104로 되 보내도록 구성된다. 제3라인(126)은 CR(104)에 대한 LO에 해당한다. 스플리터(122)는 리턴된 신호(즉, 광학 안테나(105)에 의해 수신되고 타겟으로부터 반사된 빔)를 제1 라인(123)과 제 4라인 사이에서 분리하도록 추가로 구성된다. 도 11b에 도시 된 바와 같이, 제3 라인(126) 및 제 4 라인(124)은 전송된 광 신호(제 3 라인(126)를 통해 수신됨)와 반사된 광 신호(제 4 라인(124)를 통해 수신됨)를 혼합하도록 구성된 밸런스 2x2(121)에 연결되며, 이 같은 밸런스는 전송된 광 신호(제4 라인(104)를 통해 수신된)와 반사된 광 신호(제4 라인(124)을 통해 수신된)를 혼합하도록 구성된다. 도 11c에서 도시된 특징에서, 제 3 라인(126) 및 제 4 라인(124)은 광 하이브리드(129)에 결합된다. 또한, CR(104)은 비트 톤 검출을 위해 광 신호를 전기 신호로 변환하도록 구성된 포토 다이오드(PD)(127)를 포함한다. 예를 들어, 도 11b에 도시된 특징은 한 쌍의 PD(127)를 포함하는 반면,도 11C에 도시된 특징은 4 개의 PD(127)를 포함한다. 도 11B에서 설명된 특징은 "밸런스 포토 다이오드(Balanced Photo Diode)"(BPD) CR이라고 할 수 있다. 상기 BPD CR은 단일 전기 신호 출력을 제공하도록 구성된다. 도 11c에서 설명된 특징은 "하이브리드"CR로 지칭될 수 있다. 상기 하이브리드 CR은 동 위상(I) 및 직교(Q) 출력을 제공하도록 구성되며, 이는 측정된 비트 톤에서 도플러 시프트로부터 속도 신호를 결정하는 데 사용된다. The multi-channel architecture shown in Fig. 9 and the beam steering module 229 shown in Figs. 10A and 10B are implemented in an integrated photonic chip to greatly reduce the size and cost of the FMCW LIDAR system. 11A illustrates an implementation of an integrated photonic chip 101 with an on-chip multi-channel FMCW LIDAR transceiver. According to one feature of the invention, the integrated photonic chip 101 receives a frequency modulated optical signal (e.g., generated by the laser module 211 according to the laser drive 227), and the optical distribution network 103 ) (E.g., a binary tree structure) to a parallel slice transceiver through a series of on-chip couplers. Each of the transceiver slices is composed of a coherent receiver (CR) 104 and an optical antenna 105. Figures 11b and 11c show two versions of CR, for example. The optical distribution network 103 is configured to provide the received light (eg, a frequency modulated laser beam) to the first line 123 (ie, optical input) of the CR 104. The CR further includes a splitter 122 (eg, a 2x2 bidirectional splitter). Such a splitter is configured to split the light into a first output directed through the second line 125 and a second output directed through the third line 126. The second line 125 is coupled to the optical antenna 105; Accordingly, the CR 104 is configured to direct the second output from the chip using the optical antenna 105. Further, since the optical antenna 105 is mutual, it is configured to collect the reflected beam from the object (target) and send the reflected beam back to the CR 104 through the same line (ie, the second line 125). The third line 126 corresponds to the LO for the CR 104. Splitter 122 is further configured to separate the returned signal (i.e., the beam received by the optical antenna 105 and reflected from the target) between the first line 123 and the fourth line. 11B, the third line 126 and the fourth line 124 are the transmitted optical signal (received through the third line 126) and the reflected optical signal (the fourth line 124). Is connected to a balance 2x2 (121) configured to mix the transmitted optical signal (received via the fourth line 104) and the reflected optical signal (the fourth line 124). Received via). In the feature shown in FIG. 11C, the third line 126 and the fourth line 124 are coupled to the optical hybrid 129. In addition, the CR 104 includes a photodiode (PD) 127 configured to convert an optical signal into an electrical signal for bit tone detection. For example, the feature shown in FIG. 11B includes a pair of PDs 127, while the feature shown in FIG. 11C includes four PDs 127. The feature described in FIG. 11B may be referred to as “Balanced Photo Diode” (BPD) CR. The BPD CR is configured to provide a single electrical signal output. The feature described in FIG. 11C may be referred to as a “hybrid” CR. The hybrid CR is configured to provide in-phase (I) and quadrature (Q) outputs, which are used to determine the velocity signal from the Doppler shift in the measured bit tone.

도 12a 및 12b는 광 안테나(105)(예를 들어, 도 12a에 도시된 바와 같은 표면 격자 커플러(301) 또는 도 12B에 도시된 바와 같은 에지 커플러(302)) 타입에 따라 다중 광 빔(203)을 방출 및 수신하도록 통합된 포토닉 칩(101)의 다양한 특징이 어떻게 구성될 수 있는가를 도시한다. 다양한 특징 가운데, 모드 필드 변환기는 다중 광 빔(203)의 발산 각도를 형성하기 위해 안테나(105)의 일부로서 사용될 수 있다. 광 빔의 출사 각도는 렌즈 시스템(202) 설계에 따라 동일하거나 상이할 수 있다. 12A and 12B show multiple light beams 203 depending on the type of optical antenna 105 (e.g., surface grating coupler 301 as shown in FIG. 12A or edge coupler 302 as shown in FIG. 12B). It shows how the various features of the integrated photonic chip 101 can be configured to emit and receive ). Among various features, the mode field converter can be used as part of the antenna 105 to form the divergence angle of the multiple light beams 203. The exit angle of the light beam may be the same or different depending on the lens system 202 design.

도 13은 본 발명의 한 특징에 따라 통합 포토닉 칩 상에서 구현된 다중 채널 FMCW LIDAR 시스템에 대한 빔 스티어링 모듈 배열 및 스캐닝 패턴의 다이어그램이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 렌즈 시스템(202)은 통합 포토닉스 칩(101)(도 12a 및 12b)이 초점 면에 배치될 때 상이한 각도로 가리키는 시준된 빔(204)을 생성하도록 구성된다. 단일 축 또는 이중 축 빔 스캐너(201)는 전체 FOV에 걸쳐 광 빔(204)을 스캔 한다. 도시된 예에서, 4 개의 빔(204)이 있지만, 이것은 단지 예시를 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한,도 13은 4 개의 빔(204)에 대응하는 4 개의 광 스폿(205)이 스캐닝 궤적(206)으로 그룹으로서 함께 스캐닝하는, 원거리 필드에서의 래스터 스캔 패턴의 예를 도시한다. 래스터 스캔의 스캐닝 단계는 균일하지 않을 수 있고(예를 들염: FOV 중심에서 더 조밀함), 중심에서 더 높은 해상도 요구 사항을 해결하기 위해 4 개 지점의 각도 범위의 일부가 된다. 13 is a diagram of a beam steering module arrangement and scanning pattern for a multi-channel FMCW LIDAR system implemented on an integrated photonic chip according to an aspect of the present invention. As shown in Fig. 13, the lens system 202 is configured to generate a collimated beam 204 pointing at different angles when the integrated photonics chip 101 (Figs. 12A and 12B) is placed in the focal plane. A single axis or dual axis beam scanner 201 scans the light beam 204 across the entire FOV. In the example shown, there are four beams 204, but this is for illustration only and should not be construed as limiting. 13 also shows an example of a raster scan pattern in a far field in which four light spots 205 corresponding to four beams 204 are scanned together as a group as a scanning trajectory 206. The scanning steps of a raster scan may be non-uniform (e.g.: denser at the center of the FOV) and become part of the angular range of four points to address the higher resolution requirements at the center.

실시예Example

본 명세서에 설명된 주제의 다양한 측면은 다음 번호가 매겨진 실시 예에서 설명된다. Various aspects of the subject matter described herein are described in the following numbered embodiments.

실시 예 1. 타겟의 거리 및 속도를 결정하기 위한 LIDAR 시스템으로서, LIDAR 시스템은: 레이저 빔을 출력하도록 구성된 레이저; 레이저에 결합되고, 레이저 빔의 강도를 변조하도록 구성된 레이저 변조기; 광 결합기; 상기 레이저 변조기에 결합되고, 상기 변조된 레이저 빔을 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔으로 광학적으로 분할하도록 구성되는 광 스플리터; 상기 광 결합기에 결합된 포토 수신기, 그리고 상기 포토 수신기에 결합된 제어 회로를 포함하며; 상기 광 스플리터는 상기 변조된 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 광학적으로 분할하고; 그리고 제1레이저 빔이 타겟을 향하도록 하여 제 1 레이저 빔이 타겟에 의해 광 결합기로 반사되도록 하고; 상기 광 결합기는: 타겟으로부터 반사된 제 1 레이저 빔을 수신하고; 광 스플리터로부터 직접 제 2 레이저 빔을 수신하며; 그리고 제 1 레이저 빔과 제 2 레이저 빔을 광학적으로 결합하고; 상기 포토 수신기는 광학적으로 결합된 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔에 따라 I- 출력 및 Q- 출력을 출력하도록 구성되며; 상기 제어 회로는: I- 출력 및 Q- 출력에 따라 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 결정하고; 제1 피크 PSD를 포지티브 주파수 값으로 결정하고; 제2 피크 PSD를 네가티브 주파수 값으로 결정하며; 포지티브 주파수 값과 네가티브 주파수 값 사이의 차이에 따라 공칭 비트 주파수를 결정하고; 포지티브 주파수 값과 네가티브 주파수 값의 합에 따라 공칭 비트 주파수로부터 주파수 시프트를 결정하도록 구성되며; 여기서 타겟의 거리는 공칭 비트 주파수에 대응하고; 타겟의 속도는 주파수 시프트에 대응한다. Embodiment 1. A LIDAR system for determining a distance and speed of a target, the LIDAR system comprising: a laser configured to output a laser beam; A laser modulator coupled to the laser and configured to modulate the intensity of the laser beam; Optical coupler; An optical splitter coupled to the laser modulator and configured to optically split the modulated laser beam into a first laser beam and a second laser beam; A photo receiver coupled to the optical coupler, and a control circuit coupled to the photo receiver; The optical splitter optically splits the modulated laser beam into a first laser beam and a second laser beam; And directing the first laser beam toward the target such that the first laser beam is reflected by the target to the optical coupler; The optical combiner: receives a first laser beam reflected from a target; Receiving a second laser beam directly from the optical splitter; And optically combining the first laser beam and the second laser beam; The photo receiver is configured to output an I-output and a Q-output according to the optically coupled first and second laser beams; The control circuit: determines a power spectral density (PSD) according to the I-output and the Q-output; Determining the first peak PSD as a positive frequency value; Determine the second peak PSD as a negative frequency value; Determining a nominal beat frequency according to the difference between the positive frequency value and the negative frequency value; Configured to determine a frequency shift from the nominal beat frequency according to the sum of the positive frequency value and the negative frequency value; Where the distance of the target corresponds to the nominal beat frequency; The speed of the target corresponds to the frequency shift.

실시 예 2. 실시 예 1의 LIDAR 시스템에서, 포토 수신기는 I-Q 검출기를 포함한다. Example 2. In the LIDAR system of Example 1, the photo receiver includes an I-Q detector.

실시 예 3. 실시 예 1의 LIDAR 시스템에서, 레이저 모듈레이터는 레이저에 의해 레이저 빔 출력을 주파수 변조하도록 구성된다. Example 3. In the LIDAR system of Example 1, the laser modulator is configured to frequency modulate the laser beam output by a laser.

실시 예 4. 실시 예 1-3의 LIDAR 시스템에서, 광 결합기는 입력 신호 S 및 L에 기초하여 4 개의 출력 신호, S+L, S-L, S+jL, S-jL 를 생성하도록 구성된, 광 하이브리드를 포함한다. Example 4. In the LIDAR system of Examples 1-3, the optical combiner is configured to generate four output signals, S+L, SL, S+jL, S-jL, based on the input signals S and L. Includes.

실시 예 5. 실시 예 4의 LIDAR 시스템에서, 포토 수신기는 광 하이브리드의 출력 신호 각각을 수신하도록 구성된 4 채널 포토 수신기를 포함한다. Embodiment 5. In the LIDAR system of Embodiment 4, the photo receiver comprises a 4-channel photo receiver configured to receive each of the output signals of the optical hybrid.

실시 예 6. 실시 예 1-5의 LIDAR 시스템에서, 광 스플리터가 2x2 커플러를 포함한다. Example 6. In the LIDAR system of Examples 1-5, the optical splitter includes a 2x2 coupler.

실시 예 7. 실시 예 1-6의 LIDAR 시스템에서, 광 스플리터에 결합된 타겟 아암 어셈블리를 더 포함하고, 타겟 아암 어셈블리는 제 1 레이저 필드가 타겟을 향하도록 하고, 반사된 제 1 레이저 빔이 광 결합기를 향하도록 구성된다. Example 7. In the LIDAR system of Examples 1-6, further comprising a target arm assembly coupled to the optical splitter, wherein the target arm assembly directs the first laser field toward the target, and the reflected first laser beam is light. It is configured to face the coupler.

실시 예 8. 실시 예 7의 LIDAR 시스템에서, 타겟 아암 어셈블리는: 광 스플리터로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 반사된 제 1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하도록 구성된 순환기; 그리고 상기 순환기에 결합된 스캐닝 광학 장치를 포함하고, 상기 스캐닝 광학 장치는 : 상기 순환기로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 제1 레이저 빔을 타겟으로 향하게하며; 타겟으로부터 반사된 제 1 레이저 빔을 수신하고; 그리고 반사된 제 1 레이저 빔을 순환기로 향하게 하도록 구성된다. Example 8. In the LIDAR system of Example 7, the target arm assembly comprises: receiving a first laser beam from an optical splitter; A circulator configured to direct the reflected first laser beam to the optical coupler; And a scanning optical device coupled to the circulator, the scanning optical device comprising: receiving a first laser beam from the circulator; Directing the first laser beam to the target; Receiving the reflected first laser beam from the target; And is configured to direct the reflected first laser beam to the circulator.

실시 예 9. 실시 예 8의 LIDAR 시스템에서, 스캐닝 광학 장치는 갈바노메트릭 스캐닝 미러 또는 MEMS 기반 스캐닝 미러로 구성된 그룹으로부터 선택된다. .Example 9. In the LIDAR system of Example 8, the scanning optical device is selected from the group consisting of galvanometric scanning mirrors or MEMS-based scanning mirrors. .

실시 예 10. 실시 예 7의 LIDAR 시스템에서, 타겟 아암 어셈블리가: 광 스플리터로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 반사된 제 1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하도록 구성된 순환기; 그리고 상기 순환기에 결합된 통합 포토닉 장치를 포함하고, 상기 통합 포토닉 장치는: 상기 순환기로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 제1 레이저 빔을 타겟으로 향하게 하며; 타겟으로부터 반사된 제 1 레이저 빔을 수신하고; 그리고 반사된 제 1 레이저 빔을 순환기로 향하게 하도록 구성된다. Example 10. In the LIDAR system of Example 7, the target arm assembly: receives a first laser beam from an optical splitter; A circulator configured to direct the reflected first laser beam to the optical coupler; And an integrated photonic device coupled to the circulator, the integrated photonic device comprising: receiving a first laser beam from the circulator; Directing the first laser beam at the target; Receiving the reflected first laser beam from the target; And is configured to direct the reflected first laser beam to the circulator.

실시 예 11. 실시 예 7의 LIDAR 시스템에서, 상기 타겟 아암 어셈블리는: 광 커플러로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 그리고 반사된 제 1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하도록 구성된 2x2 커플러; 그리고 2x2 커플러에 결합된 통합 포토닉 장치를 포함하며, 상기 통합 포토닉 장치는: 2x2 커플러로부터 제1 레이저 빔을 수신하고; 제1 레이저 빔을 타겟으로 향하게 하며; 상기 반사된 제 1 레이저 빔을 타겟으로부터 수신하고; 그리고 반사된 제1 레이저 빔을 2x2 커플러로 향하게 하도록 구성된다. .Example 11. In the LIDAR system of Example 7, the target arm assembly comprises: receiving a first laser beam from an optical coupler; And a 2x2 coupler configured to direct the reflected first laser beam to the optical coupler. And an integrated photonic device coupled to the 2x2 coupler, the integrated photonic device: receiving a first laser beam from the 2x2 coupler; Directing the first laser beam at the target; Receiving the reflected first laser beam from a target; And it is configured to direct the reflected first laser beam to the 2x2 coupler. .

실시 예 12. LIDAR 시스템을 통해 타겟의 거리 및 속도를 결정하는 방법에 있어서, 상기 방법이: 레이저에 의해 레이저 빔을 생성하는 단계; 레이저 변조기에 의해 레이저 빔을 변조하는 단계; 광 스플리터에 의해 변조된 레이저 빔을 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로 광학적으로 분할하는 단계; 광 스플리터에 의해 제1 레이저 빔이 타겟을 향하게 하여, 타겟에 의해 제1 레이저 빔이 광 결합기로 반사되도록 하는 단계; 광 결합기에 의해, 타겟으로부터 반사된 제1 레이저 빔을 수신하는 단계; 광 결합기에 의해, 광 스플리터로부터 직접 제2 레이저 빔을 수신하는 단계; 광 결합기에 의해, 레이저 반사된 제 1 레이저 빔 및 제 2 레이저 빔을 광학적으로 결합하는 단계; 포토 수신기에 의해 광학적으로 결합된 반사된 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔에 따라 I- 출력 및 Q- 출력을 출력하는 단계; 포토 수신기에 연결된 제어 회로에 의해 I- 출력 및 Q- 출력에 따라 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 결정하는 단계; 제어 회로에 의해 제 1 피크 PSD를 포지티브 주파수 값으로 결정하는 단계; 제어 회로에 의해 제 2 피크 PSD를 네가티브 주파수 값으로 결정하는 단계; 제어 회로에 의해, 포지티브 주파수 값과 네가티브 주파수 값 사이의 차이에 따라 공칭 비트 주파수를 결정하는 단계; 그리고 제어 회로에 의해, 포지티브 주파수 값과 네가티브 주파수 값의 합에 따라 공칭 비트 주파수로부터의 주파수 시프트를 결정하는 단계를 포함하며, 여기서 타겟의 거리는 공칭 비트 주파수에 대응하고; 타겟의 속도는 주파수 시프트에 대응한다. Embodiment 12 A method of determining a distance and speed of a target through a LIDAR system, the method comprising: generating a laser beam by a laser; Modulating the laser beam by a laser modulator; Optically dividing the laser beam modulated by the optical splitter into a first laser beam and a second laser beam; Directing the first laser beam by the optical splitter toward the target so that the first laser beam is reflected by the target to an optical combiner; Receiving, by an optical combiner, a first laser beam reflected from the target; Receiving, by the optical combiner, a second laser beam directly from the optical splitter; Optically combining the laser reflected first and second laser beams by an optical combiner; Outputting an I-output and a Q-output according to the reflected first and second laser beams optically coupled by the photo receiver; Determining a power spectral density (PSD) according to the I-output and the Q-output by a control circuit connected to the photo receiver; Determining a first peak PSD as a positive frequency value by a control circuit; Determining a second peak PSD as a negative frequency value by a control circuit; Determining, by the control circuitry, a nominal beat frequency according to the difference between the positive frequency value and the negative frequency value; And determining, by the control circuitry, a frequency shift from the nominal beat frequency according to the sum of the positive frequency value and the negative frequency value, wherein the distance of the target corresponds to the nominal beat frequency; The speed of the target corresponds to the frequency shift.

실시 예 13. 실시 예 12의 방법에서, 포토 수신기는 I-Q 검출기를 포함한다. Example 13. In the method of Example 12, the photo receiver comprises an I-Q detector.

실시 예 14. 실시 예 12 또는 13의 방법에서, 상기 레이저 변조기는 상기 레이저에 의해 레이저 출력을 주파수변조하도록 구성된다.Embodiment 14. In the method of embodiment 12 or 13, the laser modulator is configured to frequency modulate the laser output by the laser.

실시 예 15. 실시 예 12-14의 방법에서, 상기 광 결합기는 입력 신호 S 및 L에 기초하여 4 개의 출력 신호: S+L, S-L, S+jL, S-jL 를 생성하도록 구성된 광 하이브리드를 포함한다. Example 15. In the method of Examples 12-14, the optical combiner comprises an optical hybrid configured to generate four output signals: S+L, SL, S+jL, S-jL based on the input signals S and L. Include.

실시 예 16. 실시 예 15의 방법에서, 상기 포토 수신기는 상기 광 하이브리드의 출력 신호 각각을 수신하도록 구성된 4 채널 포토 수신기를 포함한다. Embodiment 16. In the method of embodiment 15, the photo receiver comprises a four channel photo receiver configured to receive each of the output signals of the optical hybrid.

실시 예 17. 실시 예 12-16의 방법에서, 상기 광 스플리터는 2x2 커플러를 포함하다. . Example 17 In the method of Examples 12-16, the optical splitter includes a 2x2 coupler. .

실시 예 18. 실시 예 12-17의 방법에서, 상기 LIDAR 시스템은 상기 광 스플리터에 결합된 타겟 아암 어셈블리를 포함하고, 상기 타겟 아암 어셈블리는 제 1 레이저 빔을 상기 타겟을 향하도록 하고, 상기 반사된 제 1 레이저 빔이 상기 광 결합기를 향하게 하도록 구성된다. Embodiment 18. In the method of Embodiments 12-17, the LIDAR system includes a target arm assembly coupled to the optical splitter, wherein the target arm assembly directs a first laser beam toward the target, and the reflected It is configured to direct a first laser beam towards the optical coupler.

실시 예 19. 실시 예 18의 방법에서, 타겟 아암 어셈블리의 순환기에 의해 광 스플리터로부터 제1 레이저 빔을 수신하는 단계; 순환기에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하는 단계; 타겟 아암 어셈블리의 스캐닝 광학장치에 의해 순환기로부터 제1 레이저 빔을 수신하는 단계; 스캐닝 광학 장치에 의해 제 1 레이저 빔이 타겟을 향하게 하도록 하는 단계; 스캐닝 광학 장치에 의해, 타겟으로부터 반사된 제 1 레이저 빔이 타겟을 향하게 하는 단계; 그리고 스캐닝 광학 장치에 의해 반사된 제1 레이저 빔이 순환기를 향하게 하는 단계를 포함한다. Example 19. The method of Example 18, comprising: receiving a first laser beam from an optical splitter by a circulator of a target arm assembly; Directing the first laser beam reflected by the circulator to an optical coupler; Receiving a first laser beam from the circulator by means of the scanning optics of the target arm assembly; Directing the first laser beam at the target by means of the scanning optics; Directing, by the scanning optics device, a first laser beam reflected from the target toward the target; And directing the first laser beam reflected by the scanning optics device toward the circulator.

실시 예 20. 실시 예 19의 방법에서, 상기 스캐닝 광학 장치는 갈바노메트릭 스캐닝 미러 또는 MEMS 기반 스캐닝 미러로 구성된 그룹으로부터 선택된다. Embodiment 20. In the method of Embodiment 19, the scanning optical device is selected from the group consisting of galvanometric scanning mirrors or MEMS-based scanning mirrors.

실시 예 21. 실시 예 18의 방법에서, 타겟 아암 어셈블리의 순환기에 의해 광 스플리터로부터 제1 레이저 빔을 수신하는 단계; 순환기에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하는 단계; 타겟 아암 어셈블리의 통합된 포토닉 장치에 의해 순환기로부터 제 1 레이저 빔을 수신하는 단계; 통합 포토닉 장치에 의해 제1 레이저 빔을 타겟으로 향하게 하는 단계; 통합 포토닉 장치에 의해, 반사된 제 1 레이저 빔을 타겟으로부터 수신하는 단계; 그리고 통합 포토닉 장치에 의해 반사된 제 1 레이저 빔을 Example 21. The method of Example 18, comprising: receiving a first laser beam from an optical splitter by a circulator of a target arm assembly; Directing the first laser beam reflected by the circulator to an optical coupler; Receiving a first laser beam from the circulator by the integrated photonic device of the target arm assembly; Directing the first laser beam at the target by the integrated photonic device; Receiving, by the integrated photonic device, the reflected first laser beam from the target; And the first laser beam reflected by the integrated photonic device

실시 예 22. 실시 예 18의 방법에서, 타겟 아암 어셈블리의 순환기에 의해, 광 스플리터로부터 제 1 레이저 빔을 수신하는 단계; 순환기에 의해, 반사된 제 1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하는 단계; 타겟 아암 어셈블리의 2x2 커플러에 의해, 순환기로부터 제1 레이저 빔을 수신하는 단계; 2x2 커플러에 의해, 제 1 레이저 빔을 타겟으로 향하게 하는 단계; 2x2 커플러에 의해, 타겟으로부터 반사된 제 1 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고 2x2 커플러에 의해, 반사된 제 1 레이저 빔을 순환기로 향하게 하는 단계를 포함한다. Example 22. The method of Example 18, comprising: receiving, by a circulator of a target arm assembly, a first laser beam from an optical splitter; Directing, by a circulator, the reflected first laser beam to an optical coupler; Receiving, by a 2x2 coupler of the target arm assembly, a first laser beam from the circulator; Directing the first laser beam to the target by a 2x2 coupler; Receiving, by a 2x2 coupler, a first laser beam reflected from the target; And by the 2x2 coupler, directing the reflected first laser beam to a circulator.

실시 예 23. 타겟의 거리 및 속도를 결정하기 위한 LIDAR 시스템으로서, 상기 LIDAR 시스템은: 레이저 뱅크, 광 결합기, 포토 수신기, 그리고 제어회로를 포함하며, 상기 레이저 뱅크는 포지티브 주파수 스윕을 갖는 제1 레이저 빔을 출력하도록 구성된 제1 레이저; 네가티브 주파수 스윕을 갖는 제2 레이저 빔을 출력하도록 구성된 제2 레이저를 포함하고; 상기 레이저 뱅크는 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔으로부터 레이저 필드를 생성하도록 구성되며; 광 커플러는 레이저 뱅크에 결합되고, 상기 광 커플러가; 레이저 필드의 제 1부분이 타겟을 향하도록 하여, 레이저 필드의 제1 부분이 상기 광 결합기로 타겟에 의해 반사되도록 하고; 레이저 필드의 제 2부분이 광 결합기를 직접 향하도록 하고; 상기 광 결합기가: 레이저 필드의 반사된 제1 부분을 수신하고; 그리고 상기 레이저 필드의 반사된 제1 부분과 상기 레이저 필드의 제2 부분을 광학적으로 결합하도록 구성되며; 포토 수신기는 광 커플러에 결합되고, 상기 포토 수신기는 레이저 필드의 광학적 결합 부분에 따라 I- 출력 및 Q- 출력을 출력하도록 구성되며; 상기 제어 회로는 포토 수신기에 결합되며, 상기 제어 회로는: I- 출력 및 Q- 출력에 따라 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 결정하고; 포지티브 주파수 값으로 제1 피크 PSD를 결정하고; 네가티브 주파수 값으로 제2 피크 PSD를 결정하며; 포지티브 주파수 값과 네가티브 주파수 값 차이에 따라 공칭 PSD 주파수를 결정하고; 그리고 포지티브 주파수 값과 네가티브 주파수 값의 합에 따라 공칭 PSD 주파수로부터 주파수 시프트를 결정하도록 구성되며; 여기서 타겟의 거리는 공칭 PSD 주파수에 대응하고; 타겟의 속도는 주파수 시프트에 대응한다. Example 23. A LIDAR system for determining the distance and speed of a target, the LIDAR system comprising: a laser bank, an optical coupler, a photo receiver, and a control circuit, wherein the laser bank is a first laser having a positive frequency sweep A first laser configured to output a beam; A second laser configured to output a second laser beam having a negative frequency sweep; The laser bank is configured to generate a laser field from a first laser beam and a second laser beam; An optical coupler is coupled to the laser bank, the optical coupler; Directing a first portion of the laser field toward the target so that the first portion of the laser field is reflected by the target with the optical coupler; Direct the second portion of the laser field to the optical coupler; The optical combiner: receives the reflected first portion of the laser field; And configured to optically couple the reflected first portion of the laser field and the second portion of the laser field; The photo receiver is coupled to the optical coupler, the photo receiver is configured to output an I-output and a Q-output according to the optically coupled portion of the laser field; The control circuit is coupled to a photo receiver, the control circuit: determining a power spectral density (PSD) according to an I-output and a Q-output; Determining a first peak PSD as a positive frequency value; Determine a second peak PSD with a negative frequency value; Determining a nominal PSD frequency according to the difference between the positive frequency value and the negative frequency value; And determining a frequency shift from the nominal PSD frequency according to the sum of the positive frequency value and the negative frequency value; Where the distance of the target corresponds to the nominal PSD frequency; The speed of the target corresponds to the frequency shift.

실시 예 24. 실시 예 23의 LIDAR 시스템에서, 포토 수신기가 I-Q 검출기를 포함한다. Example 24. In the LIDAR system of Example 23, the photo receiver includes an I-Q detector.

실시 예 25. 실시 예 23 또는 24의 LIDAR 시스템에서, 레이저 뱅크는 제1 레이저 및 제2 레이저 각각에 결합된 Nx1 인코히어런트 커플러를 포함한다. Example 25. In the LIDAR system of Examples 23 or 24, the laser bank includes an Nx1 incoherent coupler coupled to each of the first laser and the second laser.

실시 예 26. 실시 예 23- 25의 LIDAR 시스템에서, 광 결합기는 입력 신호 S 및 L에 기초하여 4 개의 출력 신호, S+L, S-L, S+jL, S-jL 를 생성하도록 구성된, 광 하이브리드를 포함한다. Example 26. In the LIDAR system of Examples 23-25, the optical combiner was configured to generate four output signals, S+L, SL, S+jL, S-jL, based on the input signals S and L. Includes.

실시 예 27. 실시 예 26의 LIDAR 시스템에서, 포토 수신기는 광 하이브리드의 출력 신호 각각을 수신하도록 구성된 4 채널 포토 수신기를 포함한다. Embodiment 27. In the LIDAR system of embodiment 26, the photo receiver includes a 4-channel photo receiver configured to receive each of the output signals of the optical hybrid.

실시 예 28. 실시 예 23- 27의 LIDAR 시스템에서, 광 커플러가 2x2 커플러를 포함한다. Example 28. In the LIDAR system of Examples 23-27, the optical coupler includes a 2x2 coupler.

실시 예 29. 실시 예 23- 28의 LIDAR 시스템에서, 광 커플러에 결합된 타겟 아암 어셈블리를 더 포함하고, 타겟 아암 어셈블리는 레이저 필드의 제1 부분이 타겟을 향하도록 하고, 레이저 필드의 반사된 제 1부분이 광 결합기를 향하게 하도록 구성된다. Example 29. In the LIDAR system of Examples 23-28, further comprising a target arm assembly coupled to the optical coupler, wherein the target arm assembly directs the first portion of the laser field toward the target, and One part is configured to face the optical coupler.

실시 예 30. 실시 예 29의 LIDAR 시스템에서, 타겟 아암 어셈블리는: 광 커플러로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 반사된 제 1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하도록 구성된 순환기; 그리고 상기 순환기에 결합된 스캐닝 광학 장치를 포함하고, 상기 스캐닝 광학 장치는: 상기 순환기로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 제1 레이저 빔을 타겟으로 향하게 하며; 타겟으로부터 반사된 제 1 레이저 빔을 수신하고; 그리고 반사된 제 1 레이저 빔을 순환기로 향하게 하도록 구성된다. Example 30. In the LIDAR system of Example 29, the target arm assembly comprises: receiving a first laser beam from an optical coupler; A circulator configured to direct the reflected first laser beam to the optical coupler; And a scanning optical device coupled to the circulator, the scanning optical device comprising: receiving a first laser beam from the circulator; Directing the first laser beam at the target; Receiving the reflected first laser beam from the target; And is configured to direct the reflected first laser beam to the circulator.

실시 예 31. 실시 예 30의 LIDAR 시스템에서, 스캐닝 광학 장치는 갈바노메트릭 스캐닝 미러, MEMS 기반 스캐닝 미러 또는 고체 상태 광 스캐너로 구성된 그룹으로부터 선택된다. Example 31. In the LIDAR system of Example 30, the scanning optics device is selected from the group consisting of a galvanometric scanning mirror, a MEMS-based scanning mirror, or a solid state light scanner.

실시 예 32. 실시 예 29의 LIDAR 시스템에서, 광 커플러로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 반사된 제 1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하도록 구성된 순환기; 그리고 상기 순환기에 결합된 통합 포토닉 장치를 포함하고, 상기 통합 포토닉 장치는: 상기 순환기로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 제1 레이저 빔을 타겟으로 향하게 하며;Example 32. In the LIDAR system of Example 29, receiving a first laser beam from an optical coupler; A circulator configured to direct the reflected first laser beam to the optical coupler; And an integrated photonic device coupled to the circulator, the integrated photonic device comprising: receiving a first laser beam from the circulator; Directing the first laser beam at the target;

타겟으로부터 반사된 제 1 레이저 빔을 수신하고; 그리고 반사된 제 1 레이저 빔을 순환기로 향하게 하도록 구성된다. Receiving the reflected first laser beam from the target; And is configured to direct the reflected first laser beam to the circulator.

실시 예 33. 실시 예 29의 LIDAR 시스템에서, 상기 타겟 아암 어셈블리는: 광 커플러로부터 제 1 레이저 빔을 수신하고; 그리고 반사된 제 1 레이저 빔을 광 결합기로 향하게 하도록 구성된 2x2 커플러; 그리고 2x2 커플러에 결합된 통합 포토닉 장치를 포함하며, 상기 통합 포토닉 장치는: 2x2 커플러로부터 제1 레이저 빔을 수신하고; 제1 레이저 빔을 타겟으로 향하게 하며; 상기 반사된 제 1 레이저 빔을 타겟으로부터 수신하고; 그리고 반사된 제1 레이저 빔을 2x2 커플러로 향하게 하도록 구성된다. Example 33. In the LIDAR system of Example 29, the target arm assembly comprises: receiving a first laser beam from an optical coupler; And a 2x2 coupler configured to direct the reflected first laser beam to the optical coupler. And an integrated photonic device coupled to the 2x2 coupler, the integrated photonic device: receiving a first laser beam from the 2x2 coupler; Directing the first laser beam at the target; Receiving the reflected first laser beam from a target; And it is configured to direct the reflected first laser beam to the 2x2 coupler.

실시 예 34. 실시 예 23- 33의 LIDAR 시스템에서, 제 1 레이저는 네가티브 주파수 스윕을 갖는 제 3 레이저 빔을 출력하도록 추가로 구성되고; 그리고 제 2 레이저는 포지티브 주파수 스윕을 갖는 제 4 레이저 빔을 출력하도록 추가로 구성된다. Example 34. In the LIDAR system of Examples 23-33, the first laser is further configured to output a third laser beam having a negative frequency sweep; And the second laser is further configured to output a fourth laser beam having a positive frequency sweep.

실시 예 35. LIDAR 시스템을 통해 타겟의 거리 및 속도를 결정하는 방법에 있어서, 레이저 뱅크에 의해 제1 주파수 스윕을 갖는 제 1 레이저 빔 및 제2 주파수 스윕을 갖는 제 2 레이저 빔을 생성하는 단계; 광 커플러에 의해, 레이저 필드의 제 1 부분이 타겟에 의해 광 결합기로 반사되도록 레이저 필드의 제 1 부분을 타겟을 향하게 하는 단계; 광 결합기에 의해, 타겟으로부터 반사된 레이저 필드의 제 1 부분을 수신하는 단계; 광 결합기에 의해, 광 커플러로부터 직접 레이저 필드의 제 2 부분을 수신하는 단계; 광학 결합기에 의해, 레이저 필드의 반사된 제 1 부분 및 레이저 필드의 제 2 부분을 광학적으로 결합하는 단계; 포토 수신기가 레이저 필드의 광학적으로 결합된 부분에 따라 I- 출력 및 Q- 출력을 출력하는 단계; 포토 수신기에 연결된 제어 회로에 의해 I- 출력 및 Q- 출력에 따라 전력 스펙트럼 밀도(PSD)를 결정하는 단계; 제어 회로에 의해 포지티브 주파수 값에서 제 1 피크 PSD를 결정하는 단계; 제어 회로에 의해 네가티브 주파수 값에서 제 2 피크 PSD를 결정하는 단계; 제어 회로에 의해, 포지티브 주파수 값과 네가티브 주파수 값 사이의 차이에 따라 공칭 비트 주파수를 결정하는 단계; 그리고 제어 회로에 의해, 포지티브 주파수 값과 네가티브 주파수 값의 합에 따라 공칭 비트 주파수로부터의 주파수 시프트를 결정하는 단계; 여기서 타겟의 거리는 공칭 비트 주파수에 대응하고; 타겟의 속도는 주파수 시프트에 대응한다. Example 35. A method of determining a distance and velocity of a target through a LIDAR system, comprising: generating a first laser beam with a first frequency sweep and a second laser beam with a second frequency sweep by a laser bank; Directing, by the optical coupler, the first portion of the laser field towards the target such that the first portion of the laser field is reflected by the target to the optical coupler; Receiving, by an optical combiner, a first portion of the laser field reflected from the target; Receiving, by an optical coupler, a second portion of the laser field directly from the optical coupler; Optically coupling, by an optical coupler, the reflected first portion of the laser field and the second portion of the laser field; The photo receiver outputting an I-output and a Q-output according to the optically coupled portion of the laser field; Determining a power spectral density (PSD) according to the I-output and the Q-output by a control circuit connected to the photo receiver; Determining a first peak PSD at the positive frequency value by the control circuit; Determining a second peak PSD at the negative frequency value by the control circuit; Determining, by the control circuitry, a nominal beat frequency according to the difference between the positive frequency value and the negative frequency value; And determining, by the control circuit, a frequency shift from the nominal beat frequency according to the sum of the positive frequency value and the negative frequency value; Where the distance of the target corresponds to the nominal beat frequency; The speed of the target corresponds to the frequency shift.

실시 예 36. 실시 예 35의 방법에서, 상기 포토 수신기는 I-Q 검출기를 포함한다. Embodiment 36. In the method of embodiment 35, the photo receiver comprises an I-Q detector.

실시 예 37. 실시 예 35- 36의 방법에서, 상기 레이저 뱅크는 상기 제 1 레이저 및 상기 제 2 레이저 각각에 결합된 Nx1 인코히어런트 커플러를 포함한다. Example 37. In the method of Examples 35-36, the laser bank includes an Nx1 incoherent coupler coupled to each of the first laser and the second laser.

실시 예 38. 실시 예 35- 37의 방법에서, 상기 광 결합기는 입력 신호 S 및 L에 기초하여 4 개의 출력 신호: S+L, S-L, S+jL, S-jL 를 생성하도록 구성된 광 하이브리드를 포함한다. Example 38. In the method of Examples 35-37, the optical combiner comprises an optical hybrid configured to generate four output signals: S+L, SL, S+jL, S-jL based on the input signals S and L. Include.

실시 예 39. 실시 예 38의 방법에서, 상기 포토 수신기는 상기 광 하이브리드의 출력 신호 각각을 수신하도록 구성된 4 채널 포토 수신기를 포함한다. Embodiment 39. In the method of embodiment 38, the photo receiver comprises a 4-channel photo receiver configured to receive each of the output signals of the optical hybrid.

실시 예 40. 실시 예 35- 39의 방법에서, 상기 광 커플러는 2x2 커플러를 포함한다. Example 40. In the method of Examples 35-39, the optical coupler includes a 2x2 coupler.

실시 예 41. 실시 예 35- 40의 방법에서, 상기 LIDAR 시스템은 상기 광학 커플러에 결합된 타겟 아암 어셈블리를 포함하고, 상기 타겟 아암 어셈블리는 제 1 레이저 빔을 상기 타겟을 향하도록 하고, 상기 반사된 제 1 레이저 빔이 상기 광 결합기를 향하게 하도록 구성된다. Example 41. In the method of Examples 35-40, the LIDAR system includes a target arm assembly coupled to the optical coupler, wherein the target arm assembly directs a first laser beam toward the target, and the reflected It is configured to direct a first laser beam towards the optical coupler.

실시 예 42. 실시 예 41의 방법에서, 타겟 아암 어셈블리에 의해 광 커플러로부터 레이저 필드의 제 1 부분을 수신하는 단계; 순환기에 의해 레이저 필드의 반사된 제1 레이저 필드를 광 결합기로 향하게 하는 단계; 타겟 아암 어셈블리의 스캐닝 광학장치에 의해 순환기로부터 레이저 필드의 제 1 부분을 수신하는 단계; 스캐닝 광학 장치에 의해 레이저 필드의 제 1 부분이 타겟을 향하도록 하는 단계; 스캐닝 광학 장치에 의해, 레이저 필드의 반사된 제 1 부분을 타겟으로부터 수신하는 단계; 그리고 스캐닝 광학 장치에 의해 레이저 필드의 반사된 제1 부분을 순환기로 향하게 하는 단계를 포함한다. Example 42. The method of Example 41, comprising: receiving a first portion of a laser field from an optical coupler by a target arm assembly; Directing the reflected first laser field of the laser field to an optical coupler by a circulator; Receiving a first portion of the laser field from the circulator by means of the scanning optics of the target arm assembly; Directing the first portion of the laser field towards the target by means of the scanning optics; Receiving, by the scanning optics device, a reflected first portion of the laser field from the target; And directing the reflected first portion of the laser field to the circulator by means of the scanning optics.

실시 예 43. 실시 예 42의 방법에서, 상기 스캐닝 광학 장치는 갈바노메트릭 스캐닝 미러, MEMS 기반 스캐닝 미러 또는 고체 상태 광 스캐너로 구성된 그룹으로부터 선택된다. Example 43. In the method of Example 42, the scanning optical device is selected from the group consisting of a galvanometric scanning mirror, a MEMS-based scanning mirror, or a solid state light scanner.

실시 예 44. 실시 예 41의 방법에서, 타겟 아암 어셈블리의 순환기에 의해 광 커플러로부터 레이저 필드의 제 1 부분을 수신하는 단계; 순환기에 의해 레이저 필드의 반사된 제 1 부분을 광 결합기로 향하게 하는 단계; 타겟 아암 어셈블리의 통합된 포토닉 장치에 의해 순환기로부터 레이저 필드의 제 1 부분을 수신하는 단계; 통합 포토닉 장치에 의해 레이저 필드의 제 1 부분을 타겟으로 향하게 하는 단계; 통합 포토닉 장치에 의해, 레이저 필드의 반사된 제 1 부분을 타겟으로부터 수신하는 단계; 그리고 통합 포토닉 장치에 의해 레이저 필드의 반사된 제 1 부분을 순환기로 향하게 하는 단계를 더욱 포함한다. Example 44. The method of Example 41, comprising: receiving a first portion of a laser field from an optical coupler by a circulator of a target arm assembly; Directing the reflected first portion of the laser field by a circulator to an optical coupler; Receiving a first portion of the laser field from the circulator by an integrated photonic device of the target arm assembly; Directing the first portion of the laser field at the target by the integrated photonic device; Receiving, by the integrated photonic device, the reflected first portion of the laser field from the target; And directing the reflected first portion of the laser field to the circulator by the integrated photonic device.

실시 예 45. 실시 예 41의 방법에서, 타겟 아암 어셈블리의 순환기에 의해, 광 커플러로부터 레이저 필드의 제 1 부분을 수신하는 단계; 순환기에 의해, 레이저 필드의 반사된 제 1 부분을 광 결합기로 향하게 하는 단계; 타겟 아암 어셈블리의 2x2 커플러에 의해, 순환기로부터 레이저 필드의 제 1 부분을 수신하는 단계; 2x2 커플러에 의해, 레이저 필드의 제 1 부분을 타겟으로 향하게 하는 단계; 2x2 커플러에 의해, 타겟으로부터 레이저 필드의 반사된 제 1 부분을 수신하는 단계; 그리고 2x2 커플러에 의해, 레이저 필드의 반사된 제 1 부분을 순환기로 향하게 하는 단계를 포함한다. Example 45. The method of Example 41, comprising: receiving, by a circulator of the target arm assembly, a first portion of the laser field from the optical coupler; Directing, by a circulator, the reflected first portion of the laser field to an optical coupler; Receiving, by a 2x2 coupler of the target arm assembly, a first portion of the laser field from the circulator; Directing, by a 2x2 coupler, a first portion of the laser field at the target; Receiving, by a 2x2 coupler, the reflected first portion of the laser field from the target; And by a 2x2 coupler, directing the reflected first part of the laser field to the circulator.

실시 예 46. 빔 스티어링 모듈에 결합 가능한 포토닉스 어셈블리로서, 상기 포토닉스 어셈블리는: 주파수 변조된 레이저 빔을 수신하도록 구성된 광학 시스템을 포함하고, 상기 광학 시스템은: 빔 스티어링 모듈에 결합 가능한 광 스플리터를 포함하며, 상기 광 스플리터는: 주파수 변조된 레이저 빔을 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하고; 그리고 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하며; 빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고 상기 광 스플리터에 결합된 코히어런트 수신기를 포함하며, 상기 코히어런트 수신기는: 상기 광 스플리터로부터 로컬 레이저 빔을 수신하고; 광 스플리터로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하며; 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔을 혼합하여 출력 신호를 생성하도록 한다. Example 46. A photonics assembly coupleable to a beam steering module, the photonics assembly comprising: an optical system configured to receive a frequency modulated laser beam, the optical system comprising: an optical splitter coupleable to the beam steering module, , The optical splitter: optically splits the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam; And transmitting the target laser beam to the beam steering module; Receiving a target laser beam reflected by the target from the beam steering module; And a coherent receiver coupled to the optical splitter, the coherent receiver comprising: receiving a local laser beam from the optical splitter; Receiving the reflected target laser beam from the optical splitter; The local laser beam and the target laser beam are mixed to generate an output signal.

실시 예 47. 실시 예 46에 있어서, 광 스플리터가 주파수 변조된 레이저 빔을 로컬 레이저 빔 및 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하도록 구성된 광 파워 탭을 포함한다. Example 47. The optical splitter of Example 46, comprising an optical power tap configured to optically split the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam.

실시 예 48. 실시 예 46 또는 47의 포토닉스 어셈블리로서, 광 스플리터는: 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하고; 빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하고; 반사된 타겟 레이저 빔을 코히어런트 수신기로 전달하도록 구성된 광 순환기를 포함한다. Example 48. The photonics assembly of Examples 46 or 47, wherein the optical splitter: delivers a target laser beam to a beam steering module; Receiving a target laser beam reflected by the target from the beam steering module; And an optical circulator configured to deliver the reflected target laser beam to the coherent receiver.

실시 예 49. 실시 예 46-48 중 어느 하나의 포토닉스 어셈블리로서, 포토닉스 어셈블리는 통합된 포토닉 칩을 포함한다. Example 49. The photonics assembly of any of Examples 46-48, wherein the photonics assembly includes an integrated photonic chip.

실시 예 50. 실시 예 46-49 중 어느 하나의 포토닉스 어셈블리로서, 빔 스티어링 모듈을 더욱 포함한다.Embodiment 50. The photonics assembly of any one of Embodiments 46-49, further comprising a beam steering module.

실시 예 51. 실시 예 50의 포토닉스 어셈블리로서, 빔 스티어링 모듈이 빔 스캐너; 및 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하며, 상기 광학 렌즈 시스템이: 광 스플리터로부터 타겟 레이저 빔을 수신하고; 빔 스캐너로 타겟 레이저 빔을 투사하고; 빔 스캐너로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하고; 반사된 타겟 레이저 빔을 광 스플리터로 향하게 한다. Example 51. The photonics assembly of Example 50, wherein the beam steering module comprises: a beam scanner; And an optical lens system, wherein the optical lens system: receives a target laser beam from an optical splitter; Projecting a target laser beam with a beam scanner; Receiving the reflected target laser beam from the beam scanner; The reflected target laser beam is directed to a light splitter.

실시 예 52. 실시 예 46-49 중 어느 하나의 포토닉스 어셈블리에 있어서, 광학 시스템이 제 1 광학 시스템을 포함하고, 주파수 변조된 레이저 빔이 제 1 주파수 변조된 레이저 빔을 포함하고, 광 스플리터가 제 1 광 스플리터를 포함하고, 코히런트 수신기가 제 1 코히어런트 수신기를 포함하고, 포토닉스 어셈블리는 제 1 주파수 변조 레이저 빔이 제 1 광학 시스템에 의해 수신될 때 동시에 제 2 주파수 변조 레이저 빔을 수신하도록 구성된 제 2 광학 시스템을 포함하고, 제 2 광학 시스템은: 빔 스티어링 모듈에 결합될 수 있는 제2 광 스플리터를 포함하고-제 2 광 스플리터는: 제 2 주파수 변조된 레이저 빔을 제 2 로컬 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하고; 제 2 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하며; 빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고 상기 제 2 광 스플리터에 결합된 제 2 코히어런트 수신기를 포함하며, 상기 제 2 코히어런트 수신기는: 상기 제 2 광 스플리터로부터 제 2 로컬 레이저 빔을 수신하고; 제 2 광 스플리터로부터 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 제 2 로컬 레이저 빔과 제 2 타겟 레이저 빔을 혼합하여 제 2 출력 신호를 생성하도록 구성된다. Example 52. The photonics assembly of any one of Examples 46-49, wherein the optical system comprises a first optical system, the frequency modulated laser beam comprises the first frequency modulated laser beam, and the optical splitter is provided. 1 optical splitter, wherein the coherent receiver comprises a first coherent receiver, and the photonics assembly is configured to receive a second frequency modulated laser beam simultaneously when the first frequency modulated laser beam is received by the first optical system. A second optical system configured, the second optical system comprising: a second optical splitter capable of being coupled to the beam steering module-the second optical splitter comprising: a second frequency modulated laser beam to a second local laser beam And optically splitting into a second target laser beam; Deliver the second target laser beam to the beam steering module; Receiving a second target laser beam reflected by the target from the beam steering module; And a second coherent receiver coupled to the second optical splitter, the second coherent receiver comprising: receiving a second local laser beam from the second optical splitter; Receiving the reflected second target laser beam from the second optical splitter; And mixing the second local laser beam and the second target laser beam to generate a second output signal.

실시 예 53. 실시 예 52의 포토닉스 어셈블리에 있어서, 빔 스티어링 모듈을 더욱 포함한다. Example 53. The photonics assembly of Example 52, further comprising a beam steering module.

실시 예 54. 실시 예 53의 포토닉스 어셈블리로서, 빔 스티어링 모듈은 빔 스캐너; 빔 스캐너; 그리고 광 렌즈 시스템을 더욱 포함하며, 상기 광 렌즈 시스템은: 상기 제 1 광 스플리터 및 제 2 광 스플리터 각각으로부터 상기 제 1 타겟 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 제 1 타겟 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔을 빔 스캐너에 투영하고; 빔 스캐너로부터 반사된 제 1 타겟 레이저 빔 및 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고 반사된 제 1 타겟 레이저 빔 및 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 각각 제 1 광 스플리터 및 제 2 광 스플리터로 향하게 하도록 구성된다. Example 54. The photonics assembly of Example 53, wherein the beam steering module comprises: a beam scanner; Beam scanner; And an optical lens system, wherein the optical lens system is configured to: receive the first target laser beam and the second target laser beam from each of the first optical splitter and the second optical splitter; Projecting the first target laser beam and the second target laser beam onto the beam scanner; Receiving the reflected first target laser beam and the reflected second target laser beam from the beam scanner; And it is configured to direct the reflected first target laser beam and the reflected second target laser beam to the first optical splitter and the second optical splitter, respectively.

실시 예 55. 실시 예 53의 포토닉스 어셈블리로서, 빔 스티어링 모듈이 제1 빔 스캐너; 제1 광학 렌즈 시스템; 제2 빔 스캔너 그리고 제2 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하며, Embodiment 55. The photonics assembly of embodiment 53, wherein the beam steering module comprises: a first beam scanner; A first optical lens system; Further comprising a second beam scanner and a second optical lens system,

상기 제 1 광학 렌즈 시스템은: 제 1 광 스플리터로부터 제 1 타겟 레이저 빔을 수신하고; 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 빔 스캐너에 투사하며; 제 1 빔 스캐너로부터 반사된 제 1 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고 상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 광 스플리터로 향하게 하도록 구성되고; 상기 제 2 광학 렌즈 시스템은: 제 2 광 스플리터로부터 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 빔 스캐너에 투사하며; 제 2 빔 스캐너로부터 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고 상기 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 광 스플리터로 향하게 하도록 구성된다. The first optical lens system comprises: receiving a first target laser beam from a first optical splitter; Projecting the first target laser beam onto the first beam scanner; Receiving the reflected first target laser beam from the first beam scanner; And configured to direct the reflected first target laser beam to a first optical splitter; The second optical lens system comprises: receiving a second target laser beam from a second optical splitter; Projecting a second target laser beam onto a second beam scanner; Receiving the reflected second target laser beam from the second beam scanner; And it is configured to direct the reflected second target laser beam to a second optical splitter.

실시 예 56. 실시 예 46-55 중 어느 하나의 포토닉스 어셈블리로서, 상기 출력 신호는 I- 채널 신호 및 Q- 채널 신호를 포함한다. Embodiment 56. The photonics assembly of any one of Embodiments 46-55, wherein the output signal includes an I-channel signal and a Q-channel signal.

실시 예 57. 실시 예 46-56 중 어느 하나의 포토닉스 어셈블리에서, 상기 코히어런트 수신기가 광 하이브리드를 포함한다. Example 57. In the photonics assembly of any of Examples 46-56, the coherent receiver includes an optical hybrid.

실시 예 58. 예 실시 예 46-56 중 어느 하나의 포토닉스 어셈블리에서, 코히어런트 수신기는 출력 신호를 출력하도록 구성된 한 쌍의 밸런스 포토 다이오드(balanced photodiodes)를 포함한다. Example 58 In the photonics assembly of any of Examples 46-56, a coherent receiver includes a pair of balanced photodiodes configured to output an output signal.

실시 예 59. 광학 시스템을 포함하는 포토닉스 어셈블리를 통해 타겟 환경을 스캐닝하는 방법으로서, 상기 광학 시스템이 광 스플리터 및 광 스플리터에 결합된 코히어런트 수신기를 포함하며, 상기 방법은 광학 시스템에 의해 주파수 변조 레이저 빔을 수신하는 단계; 광 스플리터에 의해, 주파수 변조된 레이저 빔을 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하는 단계; 광 스플리터에 의해, 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하는 단계; 광 스플리터에 의해, 빔 스티어링 모듈로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 코히어런트 수신기에 의해, 광 스플리터로부터 로컬 레이저 빔을 수신하는 단계; 코히어런트 수신기에 의해, 광 스플리터로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 및 코히어런트 수신기에 의해, 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔을 혼합하여 출력 신호를 생성하는 단계를 포함한다. Example 59. A method of scanning a target environment through a photonics assembly comprising an optical system, wherein the optical system comprises an optical splitter and a coherent receiver coupled to the optical splitter, wherein the method comprises frequency modulation by the optical system. Receiving a laser beam; Optically dividing the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam by an optical splitter; Transmitting a target laser beam to a beam steering module by an optical splitter; Receiving, by an optical splitter, a target laser beam reflected from the beam steering module; Receiving, by a coherent receiver, a local laser beam from the optical splitter; Receiving, by a coherent receiver, a target laser beam reflected from the optical splitter; And generating, by the coherent receiver, an output signal by mixing the local laser beam and the target laser beam.

실시 예 60. 실시 예 59의 방법에 있어서, 광 스플리터는 주파수 변조된 레이저 빔을 로컬 레이저 빔 및 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하도록 구성된 광학 파워 탭을 포함한다. Example 60. The method of Example 59, wherein the optical splitter comprises an optical power tap configured to optically split the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam.

실시 예 61. 실시 예 59 또는 60의 방법에 있어서, 광 스플리터는 광 순환기를 포함하고, 상기 방법은 광 순환기에 의해 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하는 단계; 광 순환기에 의해, 빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고 광 순환기에 의해 상기 반사된 타겟 레이저 빔을 코히어런트 수신기로 전달하는 단계를 더욱 포함한다. Embodiment 61. The method of Embodiments 59 or 60, wherein the optical splitter comprises an optical circulator, and the method comprises: delivering a target laser beam to a beam steering module by the optical circulator; Receiving, by an optical circulator, a target laser beam reflected by the target from the beam steering module; And delivering the reflected target laser beam to a coherent receiver by an optical circulator.

실시 예 62. 실시 예 59-61 중 어느 하나에 있어서, 포토닉스 어셈블리는 통합된 포토 닉 칩을 포함한다. Example 62. The photonics assembly as in any of Examples 59-61, including an integrated photonic chip.

실시 예 63. 실시 예 59-62 중 어느 하나에 있어서, 포토닉스 어셈블리는 빔 스티어링 모듈을 더욱 포함한다. Example 63. The photonics assembly according to any one of Examples 59-62, further comprising a beam steering module.

실시 예 64. 실시 예 63의 방법에 있어서, 빔 스티어링 모듈은 빔 스캐너 및 광학 렌즈 시스템을 더 포함하고, 상기 방법은 광학 렌즈 시스템에 의해 광 스플리터로부터 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 광학 렌즈 시스템에 의해 타겟 레이저 빔을 빔 스캐너로 투영하는 단계; 광학 렌즈 시스템에 의해 빔 스캐너로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고 광학 렌즈 시스템에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 광 스플리터로 향하도록 하는 단계를 포함한다. Embodiment 64. The method of embodiment 63, wherein the beam steering module further comprises a beam scanner and an optical lens system, the method comprising: receiving a target laser beam from the optical splitter by the optical lens system; Projecting the target laser beam to a beam scanner by an optical lens system; Receiving the reflected target laser beam from the beam scanner by the optical lens system; And directing the target laser beam reflected by the optical lens system to the optical splitter.

실시 예 65. 실시 예 59-62 중 어느 하나에 있어서, 광학 시스템이 제 1 광학 시스템을 포함하고, 주파수 변조 레이저 빔은 제 1 주파수 변조 레이저 빔을 포함하고, 광 스플리터는 제 1 광 스플리터를 포함하며, 그리고 코히어런트 수신기가 제 1 코히어런트 수신기를 포함하고, 상기 방법은: 제 1 주파수 변조 레이저 빔이 제 1 광학 시스템에 의해 수신됨과 동시에 제 2 주파수 변조 레이저 빔을 제 2 광학 시스템에 의해 수신하는 단계; 광 스플리터에 의해, 제 2 주파수 변조 레이저 빔을 제 2 로컬 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하는 단계; 광 스플리터에 의해, 제 2 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하는 단계; 광 스플리터에 의해, 빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 제 2 코히어런트 수신기에 의해, 제 2 광 스플리터로부터 제 2 로컬 레이저 빔을 수신하는 단계; 제 2 코히어런트 수신기에 의해, 제 2 광 스플리터로부터 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고 제 2 코히어런트 수신기에 의해, 제 2 로컬 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔을 혼합하여 제 2 출력 신호를 생성하는 단계를 더욱 포함한다. Example 65. The optical system according to any of Examples 59-62, wherein the optical system comprises a first optical system, the frequency modulated laser beam comprises a first frequency modulated laser beam, and the optical splitter comprises a first optical splitter. And the coherent receiver comprises a first coherent receiver, the method comprising: sending a second frequency modulated laser beam to a second optical system while the first frequency modulated laser beam is received by the first optical system. Receiving by; Optically splitting the second frequency modulated laser beam into a second local laser beam and a second target laser beam by an optical splitter; Transmitting, by an optical splitter, a second target laser beam to a beam steering module; Receiving, by the optical splitter, a second target laser beam reflected by the target from the beam steering module; Receiving, by a second coherent receiver, a second local laser beam from a second optical splitter; Receiving, by a second coherent receiver, a reflected second target laser beam from a second optical splitter; And, by the second coherent receiver, mixing the second local laser beam and the second target laser beam to generate a second output signal.

실시 예 66. 실시 예 65의 방법에 있어서, 포토닉스 어셈블리는 빔 스티어링 모듈을 더욱 포함한다. Example 66. The method of Example 65, wherein the photonics assembly further comprises a beam steering module.

실시 예 67. 실시 예 66의 방법에 있어서, 상기 빔 스티어링 모듈이 빔 스캐너 및 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하고, 상기 방법이: 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 1 광 스플리터 및 제 2 광 스플리터 각각으로부터 제 1 타겟 레이저 빔 및 제 2 타겟을 수신하는 단계; 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 1 타겟 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔을 빔 스캐너에 투영하는 단계; 광학 렌즈 시스템에 의해, 빔 스캐너로부터 반사된 제 1 타겟 레이저 빔 및 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고 광학 렌즈 시스템에 의해, 상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔 및 상기 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 제 1 광 스플리터 및 제 2 광 스플리터 각각으로 향하게 하는 단계를 포함한다. Embodiment 67. The method of embodiment 66, wherein the beam steering module further comprises a beam scanner and an optical lens system, the method comprising: a first optical splitter and a second optical splitter, respectively, by the optical lens system. Receiving a first target laser beam and a second target; Projecting, by the optical lens system, a first target laser beam and a second target laser beam onto a beam scanner; Receiving, by the optical lens system, a reflected first target laser beam and a reflected second target laser beam from the beam scanner; And directing the reflected first target laser beam and the reflected second target laser beam to each of the first optical splitter and the second optical splitter, by an optical lens system.

실시 예 68. 실시 예 66의 방법으로서, 상기 빔 스티어링 모듈이 제 1 빔 스캐너, 제 1 광학 렌즈 시스템, 제 2 빔 스캐너 및 제 2 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하며, Embodiment 68. The method of embodiment 66, wherein the beam steering module further comprises a first beam scanner, a first optical lens system, a second beam scanner, and a second optical lens system,

상기 방법은 제 1 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 1 광 스플리터로부터 제 1 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 제 1 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 빔 스캐너로 투영하는 단계; 제 1 광학 렌즈 시스템에 의해, 상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 빔 스캐너로부터 수신하는 단계; 제 1 광학 렌즈 시스템에 의해, 상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 광 스플리터로 향하게 하는 단계; 제 2 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 2 광 스플리터로부터 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 제 2 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 빔 스캐너로 투영하는 단계; 제 2 광학 렌즈 시스템에 의해, 상기 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 빔 스캐너로부터 수신하는 단계; 그리고 제 2 광학 렌즈 시스템에 의해 상기 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 광 스플리터로 향하게 하는 단계를 더욱 포함한다. The method comprises receiving, by a first optical lens system, a first target laser beam from a first optical splitter; Projecting, by a first optical lens system, a first target laser beam to a first beam scanner; Receiving, by a first optical lens system, the reflected first target laser beam from a first beam scanner; Directing, by a first optical lens system, the reflected first target laser beam to a first optical splitter; Receiving, by a second optical lens system, a second target laser beam from a second optical splitter; Projecting, by a second optical lens system, a second target laser beam to a second beam scanner; Receiving, by a second optical lens system, the reflected second target laser beam from a second beam scanner; And directing the reflected second target laser beam to a second optical splitter by a second optical lens system.

실시 예 69. 실시 예 59-68 중 어느 하나의 방법에 있어서, 출력 신호는 I- 채널 신호 및 Q- 채널 신호를 포함한다. Embodiment 69. The method of any one of Embodiments 59-68, wherein the output signal includes an I-channel signal and a Q-channel signal.

실시 예 70. 실시 예 59-69 중 어느 하나의 방법에 있어서, 코히어런트 수신기가 광 하이브리드를 포함한다. Embodiment 70. In the method of any of embodiments 59-69, the coherent receiver includes an optical hybrid.

실시 예 71. 실시 예 59-70 중 어느 하나의 방법에 있어서, 코히어런트 수신기는 출력 신호를 출력하도록 구성된 한 쌍의 밸런스(평형) 광 다이오드를 포함한다. Embodiment 71 The method of any of embodiments 59-70, wherein the coherent receiver comprises a pair of balanced (balanced) photodiodes configured to output an output signal.

여러 형태가 예시되고 설명되었지만, 첨부된 청구 범위의 범위를 상기 설명된 세부 사항으로 제한하거나 제한하는 것은 출원인의 의도가 아니다. 당업자라면, 본원 명세서에서 설명한 실시 형태에 대한 수많은 수정, 변경, 변경, 대체, 조합 및 등가물이 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나는 것임을 이해할 것이다. 더욱이, 설명된 실시 형태와 관련된 각 요소의 구조는 각 요소에 의해 수행되는 기능을 제공하기 위한 수단으로서 대안적으로 설명될 수 있다. 또한 특정 구성 요소에 대한 재료가 공개되는 경우에도 다른 재료가 사용될 수 있음을 이해 할 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 첨부된 청구 범위는 개시된 실시 형태의 범위 내에 있는 모든 수정, 조합 및 변형을 포함하도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 첨부된 청구범위는 이와 같은 모든 수정, 변경, 변경, 대체, 수정 및 등가물을 포함하도록 의도되는 것이다. While various forms have been illustrated and described, it is not the applicant's intention to limit or limit the scope of the appended claims to the details set forth above. Those skilled in the art will understand that numerous modifications, changes, alterations, substitutions, combinations, and equivalents to the embodiments described herein may be implemented and are beyond the scope of the present invention. Moreover, the structure of each element related to the described embodiment may alternatively be described as a means for providing a function performed by each element. It will also be understood that other materials may be used, even if materials for a particular component are disclosed. Accordingly, it is to be understood that the foregoing description and appended claims are intended to cover all modifications, combinations and variations that fall within the scope of the disclosed embodiments. The appended claims are intended to cover all such modifications, changes, alterations, substitutions, modifications and equivalents.

상기 설명한 상세한 설명에서는 블록 다이어그램, 흐름도 및/또는 예를 사용하여 다양한 형태의 장치 및/또는 프로세스를 설명했다. 이러한 블록도, 흐름도 및/또는 예가 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 해당 블록도, 흐름도 및/또는 실시 예 내의 각 기능 및/또는 동작이 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 거의 모든 조합에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현된다. 당업자는 본 명세서에 개시된 실시 형태의 일부 특징이 전체적으로 또는 부분적으로 하나 이상의 컴퓨터에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서), 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서(예를 들어, 하나 이상의 마이크로 프로세서에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서), 펌웨어 또는 사실상 이들의 조합으로서, 집적 회로에서 동등하게 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 회로 디자인 및/또는 소프트웨어 및/또는 펌웨어에 대한 코드를 작성하는 것은 본 발명 개시에 비추어 본 기술 분야의 숙련자의 기술 범위 내에 있는 것이다. 또한, 당업자는 본원 명세서에 설명된 주제의 메커니즘이 다양한 형태의 하나 이상의 프로그램 프로덕트로서 배포될 수 있으며, 본원 명세서에서 설명된 주제의 예시적인 실시 형태가 실제로 분배를 수행하는 데 사용되는 특정 유형의 신호 베어링 매체 특정 타입에 관계없이 적용될 수 있다. In the detailed description described above, various types of devices and/or processes have been described using block diagrams, flow charts, and/or examples. Each function and/or operation within such a block diagram, flow diagram, and/or example includes one or more functions and/or operations in a broad range of hardware, software, firmware, or almost any combination thereof. Individually and/or collectively. Those skilled in the art may have some features of the embodiments disclosed herein, in whole or in part, as one or more computer programs running on one or more computers (e.g., as one or more programs running on one or more computer systems), running on one or more processors. It will be appreciated that as one or more programs running on one or more microprocessors (eg, as one or more programs running on one or more microprocessors), as firmware or in fact a combination thereof, can be implemented equivalently in an integrated circuit. Writing code for circuit design and/or software and/or firmware is within the skill of a person skilled in the art in light of the present disclosure. In addition, one of ordinary skill in the art may distribute the mechanisms of the subject matter described in this specification as one or more program products in various forms, and the exemplary embodiments of the subject matter described herein may actually be used to perform the distribution. Can be applied regardless of the specific type of bearing medium.

본 명세서의 임의의 특징에서 사용되는 바와 같이, "제어 회로"라는 용어는 예를 들어, 하드 와이어드 회로, 프로그램 가능 회로(예를 들어, 하나 이상의 개별 명령 처리 코어, 처리 유닛, 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러 유닛, 컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP), 프로그래밍 가능 논리 장치(PLD), 프로그래밍 가능 논리 어레이(PLA) 또는 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA)를 포함하는 컴퓨터 프로세서), 상태 머신 회로, 프로그래밍 가능 회로에 의해 실행되는 명령을 저장하는 펌웨어 및 이들의 임의의 조합을 의미한다. 상기 제어 회로는 집합적으로 또는 개별적으로 더 큰 시스템의 일부를 형성하는 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 집적 회로(IC), 주문형 집적 회로(ASIC), 시스템 온칩(SoC), 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 서버, 스마트 폰 등. 따라서 본원 명세서에서 사용되는 "제어 회로"는 적어도 하나의 개별 전기 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 응용 특정 집적 회로를 갖는 전기 회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용 컴퓨팅 장치를 형성하는 전기 회로(예를 들어, 설명된 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용 컴퓨터, 또는 본원 명세서에서 설명된 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 마이크로 프로세서), 및/또는 통신 장치(예를 들면, 모뎀, 통신 스위치 또는 광-전기 장비)를 형성하는 전기 회로를 )를 포함 하나 이에 제한되지는 않는다. 당업자는 본 명세서에 설명된 주제가 아날로그 또는 디지털 방식 또는 이들의 일부 조합으로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. As used in any aspect of this specification, the term "control circuit" refers to, for example, a hard wired circuit, a programmable circuit (e.g., one or more individual instruction processing cores, processing units, processors, microcontrollers, Computer processors including microcontroller units, controllers, digital signal processors (DSPs), programmable logic units (PLDs), programmable logic arrays (PLAs) or field programmable gate arrays (FPGAs)), state machine circuits, programmable Refers to firmware that stores instructions executed by the circuit and any combination thereof. The control circuits can be implemented collectively or individually as circuits that form part of a larger system. For example, integrated circuits (ICs), application specific integrated circuits (ASICs), system on a chip (SoC), desktop computers, laptop computers, tablet computers, servers, smart phones, etc. Therefore, as used herein, "control circuit" is an electric circuit having at least one individual electric circuit, an electric circuit having at least one integrated circuit, an electric circuit having at least one application-specific integrated circuit, a general purpose constructed by a computer program. The electrical circuits that form the computing device (e.g., a general purpose computer constructed by a computer program at least partially performing the described processes and/or devices, or at least partially performing the processes and/or devices described herein. Microprocessors configured by computer programs), and/or electrical circuits that form communication devices (eg, modems, communication switches or opto-electrical equipment). Those of skill in the art will recognize that the subject matter described herein may be implemented in an analog or digital manner, or some combination thereof.

본 명세서의 임의의 특징 가운데 사용되는 바와 같이, "컴포넌트", "시스템", "모듈"등의 용어는 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행중인 소프트웨어 인 컴퓨터 관련 엔티티로 칭하여진다. As used among any of the features of this specification, terms such as "component", "system", "module" are referred to as hardware, a combination of hardware and software, software or a computer-related entity that is software in execution.

하나 이상의 구성 요소는 본 명세서에서 "구성된", "구성 가능한", "작동 가능/동작 가능", "적응/적응 가능", "가능", "순응 가능/순응"등으로 지칭될 수 있다. 당 업계는 문맥이 달리 요구하지 않는 한, "구성된"이 일반적으로 활성 상태 구성 요소 및/또는 비활성 상태 구성 요소 및/또는 대기 상태 구성 요소를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. One or more components may be referred to herein as “configured”, “configurable”, “operable/operable”, “adaptable/adaptable”, “enabled”, “adaptable/compliant”, and the like. Those skilled in the art will recognize that, unless the context requires otherwise, "configured" may generally include active and/or inactive components and/or standby components.

Claims (26)

빔 스티어링 모듈에 결합 가능한 포토닉스 어셈블리로서,
상기 포토닉스 어셈블리는: 주파수 변조된 레이저 빔을 수신하도록 구성된 광학 시스템을 포함하고, 상기 광학 시스템은:
빔 스티어링 모듈에 결합 가능한 광 스플리터를 포함하며, 상기 광 스플리터는: 주파수 변조된 레이저 빔을 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하고;
타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하며; 그리고
빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고 상기 광 스플리터에 결합된 코히어런트 수신기를 포함하며, 상기 코히어런트 수신기는:
상기 광 스플리터로부터 로컬 레이저 빔을 수신하고;
광 스플리터로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하며; 그리고
로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔을 혼합하여 출력 신호를 생성하도록 하는, 포토닉스 어셈블리.
As a photonics assembly that can be combined with a beam steering module,
The photonics assembly includes: an optical system configured to receive a frequency modulated laser beam, the optical system comprising:
And an optical splitter coupled to the beam steering module, the optical splitter: optically splitting the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam;
Deliver the target laser beam to the beam steering module; And
Receiving a target laser beam reflected by the target from the beam steering module; And a coherent receiver coupled to the optical splitter, the coherent receiver:
Receiving a local laser beam from the optical splitter;
Receiving the reflected target laser beam from the optical splitter; And
A photonics assembly that combines a local laser beam and a target laser beam to produce an output signal.
제1항에 있어서, 광 스플리터가 주파수 변조된 레이저 빔을 로컬 레이저 빔 및 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하도록 구성된 광 파워 탭을 포함함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리. The photonics assembly of claim 1, wherein the optical splitter comprises an optical power tap configured to optically split the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam. 제1항에 있어서, 광 스플리터는:
타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하고;
빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하며; 그리고 상기 반사된 타겟 레이저 빔을 코히어런트 수신기로 전달하도록 구성된 광 순환기를 포함함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리.
The optical splitter of claim 1, wherein:
Delivering the target laser beam to the beam steering module;
Receiving a target laser beam reflected by the target from the beam steering module; And an optical circulator configured to deliver the reflected target laser beam to a coherent receiver.
제1항에 있어서, 상기 포토닉스 어셈블리는 통합된 포토닉 칩을 포함함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리. The photonics assembly of claim 1, wherein the photonics assembly comprises an integrated photonic chip. 제1항에 있어서, 빔 스티어링 모듈을 더욱 포함함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리.The photonics assembly according to claim 1, further comprising a beam steering module. 제5항에 있어서, 빔 스티어링 모듈이 빔 스캐너; 및 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하며,
상기 광학 렌즈 시스템이:
광 스플리터로부터 타겟 레이저 빔을 수신하고;
빔 스캐너로 타겟 레이저 빔을 투사하고;
빔 스캐너로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고
반사된 타겟 레이저 빔을 광 스플리터로 향하게 함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리.
The method of claim 5, wherein the beam steering module comprises: a beam scanner; And an optical lens system,
The optical lens system:
Receiving a target laser beam from the optical splitter;
Projecting a target laser beam with a beam scanner;
Receiving the reflected target laser beam from the beam scanner; And
A photonics assembly, characterized in that the reflected target laser beam is directed to an optical splitter.
제1항에 있어서, 광학 시스템이 제 1 광학 시스템을 포함하고, 주파수 변조된 레이저 빔이 제 1 주파수 변조된 레이저 빔을 포함하며, 광 스플리터가 제 1 광 스플리터를 포함하고, 코히런트 수신기가 제 1 코히어런트 수신기를 포함하며, 상기 포토닉스 어셈블리는:
제 1 주파수 변조 레이저 빔이 제 1 광학 시스템에 의해 수신될 때 동시에 제 2 주파수 변조 레이저 빔을 수신하도록 구성된 제 2 광학 시스템을 포함하고, 상기 제 2 광학 시스템은:
빔 스티어링 모듈에 결합될 수 있는 제2 광 스플리터를 포함하고-제 2 광 스플리터는:
제 2 주파수 변조된 레이저 빔을 제 2 로컬 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하고;
제 2 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하며;
빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고
상기 제 2 광 스플리터에 결합된 제 2 코히어런트 수신기를 포함하며, 상기 제 2 코히어런트 수신기는:
상기 제 2 광 스플리터로부터 제 2 로컬 레이저 빔을 수신하고;
제 2 광 스플리터로부터 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고;
제 2 로컬 레이저 빔과 제 2 타겟 레이저 빔을 혼합하여 제 2 출력 신호를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리.
The method of claim 1, wherein the optical system comprises a first optical system, the frequency modulated laser beam comprises a first frequency modulated laser beam, the optical splitter comprises a first optical splitter, and the coherent receiver is 1 coherent receiver, the photonics assembly comprising:
A second optical system configured to receive a second frequency modulated laser beam simultaneously when the first frequency modulated laser beam is received by the first optical system, the second optical system:
It comprises a second optical splitter that can be coupled to the beam steering module-the second optical splitter:
Optically splitting the second frequency modulated laser beam into a second local laser beam and a second target laser beam;
Deliver the second target laser beam to the beam steering module;
Receiving a second target laser beam reflected by the target from the beam steering module; And
A second coherent receiver coupled to the second optical splitter, wherein the second coherent receiver:
Receiving a second local laser beam from the second optical splitter;
Receiving the reflected second target laser beam from the second optical splitter;
A photonics assembly, configured to mix the second local laser beam and the second target laser beam to generate a second output signal.
제7항에 있어서, 빔 스티어링 모듈을 더욱 포함함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리. 8. The photonics assembly of claim 7, further comprising a beam steering module. 제8항에 있어서, 상기 빔 스티어링 모듈은 빔 스캐너는;
빔 스캐너; 그리고 광 렌즈 시스템을 더욱 포함하며, 상기 광 렌즈 시스템은:
상기 제 1 광 스플리터 및 제 2 광 스플리터 각각으로부터 상기 제 1 타겟 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고;
제 1 타겟 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔을 빔 스캐너에 투영하며;
빔 스캐너로부터 반사된 제 1 타겟 레이저 빔 및 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고
상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔 및 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 각각 제 1 광 스플리터 및 제 2 광 스플리터로 향하게 하도록 구성됨을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리.
The method of claim 8, wherein the beam steering module comprises: a beam scanner;
Beam scanner; And further comprising an optical lens system, wherein the optical lens system:
Receiving the first target laser beam and the second target laser beam from each of the first optical splitter and the second optical splitter;
Projecting the first target laser beam and the second target laser beam onto the beam scanner;
Receiving the reflected first target laser beam and the reflected second target laser beam from the beam scanner; And
A photonics assembly, characterized in that, configured to direct the reflected first target laser beam and the reflected second target laser beam to a first optical splitter and a second optical splitter, respectively.
제8항에 있어서, 빔 스티어링 모듈이 제1 빔 스캐너; 제1 광학 렌즈 시스템; 제2 빔 스캐너 그리고 제2 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하며,
상기 제 1 광학 렌즈 시스템은:
제 1 광 스플리터로부터 제 1 타겟 레이저 빔을 수신하고; 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 빔 스캐너에 투사하며;
제 1 빔 스캐너로부터 반사된 제 1 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고
상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 광 스플리터로 향하게 하도록 구성되고;
상기 제 2 광학 렌즈 시스템은:
제 2 광 스플리터로부터 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 빔 스캐너에 투사하며;
제 2 빔 스캐너로부터 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하고; 그리고
상기 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 광 스플리터로 향하게 하도록 구성됨을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리.
The apparatus of claim 8, wherein the beam steering module comprises: a first beam scanner; A first optical lens system; Further comprising a second beam scanner and a second optical lens system,
The first optical lens system:
Receiving a first target laser beam from the first optical splitter; Projecting the first target laser beam onto the first beam scanner;
Receiving the reflected first target laser beam from the first beam scanner; And
Configured to direct the reflected first target laser beam to a first optical splitter;
The second optical lens system:
Receiving a second target laser beam from a second optical splitter; Projecting a second target laser beam onto a second beam scanner;
Receiving the reflected second target laser beam from the second beam scanner; And
Photonics assembly, characterized in that configured to direct the reflected second target laser beam to a second optical splitter.
제1항에 있어서, 상기 출력 신호는 I- 채널 신호 및 Q- 채널 신호를 포함함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리. The photonics assembly of claim 1, wherein the output signal comprises an I-channel signal and a Q-channel signal. 제1항에 있어서, 코히어런트 수신기가 광 하이브리드를 포함함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리. The photonics assembly of claim 1 wherein the coherent receiver comprises an optical hybrid. 제1항에 있어서, 상기 코히어런트 수신기는 출력 신호를 출력하도록 구성된 한 쌍의 밸런스 포토 다이오드(balanced photodiodes)를 포함함을 특징으로 하는 포토닉스 어셈블리. The photonics assembly of claim 1, wherein the coherent receiver comprises a pair of balanced photodiodes configured to output an output signal. 광학 시스템을 포함하는 포토닉스 어셈블리를 통해 타겟 환경을 스캐닝하는 방법으로서, 상기 광학 시스템이 광 스플리터 및 광 스플리터에 결합된 코히어런트 수신기를 포함하며, 상기 방법은:
광학 시스템에 의해 주파수 변조 레이저 빔을 수신하는 단계;
광 스플리터에 의해, 주파수 변조된 레이저 빔을 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하는 단계;
광 스플리터에 의해, 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하는 단계;
광 스플리터에 의해, 빔 스티어링 모듈로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계;
코히어런트 수신기에 의해, 광 스플리터로부터 로컬 레이저 빔을 수신하는 단계; 코히어런트 수신기에 의해, 광 스플리터로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고
코히어런트 수신기에 의해, 로컬 레이저 빔과 타겟 레이저 빔을 혼합하여 출력 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 타겟 환경을 스캐닝하는 방법.
A method of scanning a target environment through a photonics assembly comprising an optical system, the optical system comprising an optical splitter and a coherent receiver coupled to the optical splitter, the method comprising:
Receiving a frequency modulated laser beam by an optical system;
Optically dividing the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam by an optical splitter;
Transmitting a target laser beam to a beam steering module by an optical splitter;
Receiving, by an optical splitter, a target laser beam reflected from the beam steering module;
Receiving, by a coherent receiver, a local laser beam from the optical splitter; Receiving, by a coherent receiver, a target laser beam reflected from the optical splitter; And
Mixing, by a coherent receiver, a local laser beam and a target laser beam to generate an output signal.
제14항에 있어서, 광 스플리터는 주파수 변조된 레이저 빔을 로컬 레이저 빔 및 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하도록 구성된 광학 파워 탭을 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법. 15. The method of claim 14, wherein the optical splitter comprises an optical power tap configured to optically split the frequency modulated laser beam into a local laser beam and a target laser beam. 제14항에 있어서, 광 스플리터는 광 순환기를 포함하고, 상기 방법은:
광 순환기에 의해 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하는 단계;
광 순환기에 의해, 빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고
광 순환기에 의해 상기 반사된 타겟 레이저 빔을 코히어런트 수신기로 전달하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법.
The method of claim 14, wherein the optical splitter comprises an optical circulator, the method comprising:
Delivering a target laser beam to a beam steering module by an optical circulator;
Receiving, by an optical circulator, a target laser beam reflected by the target from the beam steering module; And
And passing the reflected target laser beam to a coherent receiver by an optical circulator.
제14항에 있어서, 상기 포토닉스 어셈블리는 통합된 포토 닉 칩을 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법. 15. The method of claim 14, wherein the photonics assembly comprises an integrated photonic chip. 제14항에 있어서, 상기 포토닉스 어셈블리는 빔 스티어링 모듈을 더욱 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법. 15. The method of claim 14, wherein the photonics assembly further comprises a beam steering module. 제18항에 있어서, 빔 스티어링 모듈은 빔 스캐너 및 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하고, 상기 방법은:
광학 렌즈 시스템에 의해 광 스플리터로부터 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 광학 렌즈 시스템에 의해 타겟 레이저 빔을 빔 스캐너로 투영하는 단계;
광학 렌즈 시스템에 의해 빔 스캐너로부터 반사된 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고
광학 렌즈 시스템에 의해 반사된 타겟 레이저 빔을 광 스플리터로 향하도록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법.
The method of claim 18, wherein the beam steering module further comprises a beam scanner and an optical lens system, the method comprising:
Receiving a target laser beam from an optical splitter by an optical lens system; Projecting the target laser beam to a beam scanner by an optical lens system;
Receiving the reflected target laser beam from the beam scanner by the optical lens system; And
And directing a target laser beam reflected by the optical lens system to an optical splitter.
제14항에 있어서, 광학 시스템이 제 1 광학 시스템을 포함하고, 주파수 변조 레이저 빔은 제 1 주파수 변조 레이저 빔을 포함하며, 광 스플리터는 제 1 광 스플리터를 포함하며, 그리고 코히어런트 수신기가 제 1 코히어런트 수신기를 포함하고, 상기 방법은:
제 1 주파수 변조 레이저 빔이 제 1 광학 시스템에 의해 수신됨과 동시에 제 2 주파수 변조 레이저 빔을 제 2 광학 시스템에 의해 수신하는 단계;
광 스플리터에 의해, 제 2 주파수 변조 레이저 빔을 제 2 로컬 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔으로 광학적으로 분할하는 단계;
광 스플리터에 의해, 제 2 타겟 레이저 빔을 빔 스티어링 모듈로 전달하는 단계; 광 스플리터에 의해, 빔 스티어링 모듈로부터 타겟에 의해 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계;
제 2 코히어런트 수신기에 의해, 제 2 광 스플리터로부터 제 2 로컬 레이저 빔을 수신하는 단계;
제 2 코히어런트 수신기에 의해, 제 2 광 스플리터로부터 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고
제 2 코히어런트 수신기에 의해, 제 2 로컬 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔을 혼합하여 제 2 출력 신호를 생성하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법.
The method of claim 14, wherein the optical system comprises a first optical system, the frequency modulated laser beam comprises a first frequency modulated laser beam, the optical splitter comprises a first optical splitter, and the coherent receiver is 1 coherent receiver, the method comprising:
Receiving a second frequency modulated laser beam by a second optical system at the same time as the first frequency modulated laser beam is received by the first optical system;
Optically splitting the second frequency modulated laser beam into a second local laser beam and a second target laser beam by an optical splitter;
Transmitting, by an optical splitter, a second target laser beam to a beam steering module; Receiving, by the optical splitter, a second target laser beam reflected by the target from the beam steering module;
Receiving, by a second coherent receiver, a second local laser beam from a second optical splitter;
Receiving, by a second coherent receiver, a reflected second target laser beam from a second optical splitter; And
And generating a second output signal by mixing, by a second coherent receiver, the second local laser beam and the second target laser beam.
제20항에 있어서, 포토닉스 어셈블리는 빔 스티어링 모듈을 더욱 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법. 21. The method of claim 20, wherein the photonics assembly further comprises a beam steering module. 제21항에 있어서, 상기 빔 스티어링 모듈이 빔 스캐너 및 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하고, 상기 방법이:
광학 렌즈 시스템에 의해, 제 1 광 스플리터 및 제 2 광 스플리터 각각으로부터 제 1 타겟 레이저 빔 및 제 2 타겟을 수신하는 단계;
광학 렌즈 시스템에 의해, 제 1 타겟 레이저 빔 및 제 2 타겟 레이저 빔을 빔 스캐너에 투영하는 단계;
광학 렌즈 시스템에 의해, 빔 스캐너로부터 반사된 제 1 타겟 레이저 빔 및 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계; 그리고
광학 렌즈 시스템에 의해, 상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔 및 상기 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 제 1 광 스플리터 및 제 2 광 스플리터 각각으로 향하게 하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법.
22. The method of claim 21, wherein the beam steering module further comprises a beam scanner and an optical lens system, the method comprising:
Receiving, by an optical lens system, a first target laser beam and a second target from each of the first optical splitter and the second optical splitter;
Projecting, by the optical lens system, a first target laser beam and a second target laser beam onto a beam scanner;
Receiving, by the optical lens system, a reflected first target laser beam and a reflected second target laser beam from the beam scanner; And
Directing the reflected first target laser beam and the reflected second target laser beam to each of the first optical splitter and the second optical splitter by an optical lens system, further comprising: How to.
제21항에 있어서, 상기 빔 스티어링 모듈이 제 1 빔 스캐너, 제 1 광학 렌즈 시스템, 제 2 빔 스캐너 및 제 2 광학 렌즈 시스템을 더욱 포함하며, 상기 방법이:
제 1 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 1 광 스플리터로부터 제 1 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계;
제 1 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 빔 스캐너로 투영하는 단계;
제 1 광학 렌즈 시스템에 의해, 상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 빔 스캐너로부터 수신하는 단계;
제 1 광학 렌즈 시스템에 의해, 상기 반사된 제 1 타겟 레이저 빔을 제 1 광 스플리터로 향하게 하는 단계;
제 2 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 2 광 스플리터로부터 제 2 타겟 레이저 빔을 수신하는 단계;
제 2 광학 렌즈 시스템에 의해, 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 빔 스캐너로 투영하는 단계;
제 2 광학 렌즈 시스템에 의해, 상기 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 빔 스캐너로부터 수신하는 단계; 그리고
제 2 광학 렌즈 시스템에 의해 상기 반사된 제 2 타겟 레이저 빔을 제 2 광 스플리터로 향하게 하는 단계를 더욱 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법.
22. The method of claim 21, wherein the beam steering module further comprises a first beam scanner, a first optical lens system, a second beam scanner and a second optical lens system, the method comprising:
Receiving, by a first optical lens system, a first target laser beam from a first optical splitter;
Projecting, by a first optical lens system, a first target laser beam to a first beam scanner;
Receiving, by a first optical lens system, the reflected first target laser beam from a first beam scanner;
Directing, by a first optical lens system, the reflected first target laser beam to a first optical splitter;
Receiving, by a second optical lens system, a second target laser beam from a second optical splitter;
Projecting, by a second optical lens system, a second target laser beam to a second beam scanner;
Receiving, by a second optical lens system, the reflected second target laser beam from a second beam scanner; And
And directing the reflected second target laser beam to a second optical splitter by a second optical lens system.
제14항에 있어서, 상기 출력 신호는 I- 채널 신호 및 Q- 채널 신호를 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법. 15. The method of claim 14, wherein the output signal comprises an I-channel signal and a Q-channel signal. 제14항에 있어서, 상기 코히어런트 수신기가 광 하이브리드를 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법. 15. The method of claim 14, wherein the coherent receiver comprises an optical hybrid. 제14항에 있어서, 상기 코히어런트 수신기는 출력 신호를 출력하도록 구성된 한 쌍의 밸런스 광 다이오드(balanced photodiodes)를 포함함을 특징으로 하는 타겟 환경을 스캐닝하는 방법. 15. The method of claim 14, wherein the coherent receiver comprises a pair of balanced photodiodes configured to output an output signal.
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